T.C.
MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI
SERAMİK VE CAM TEKNOLOJİSİ
CAM ÜRETİMİ VE ŞEKİLLENDİRME
YÖNTEMLERİ
ANKARA, 2013
Bu modül, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve
Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak
öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmış bireysel öğrenme
materyalidir.
Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiştir.
PARA İLE SATILMAZ.
i
AÇIKLAMALAR ................................................................................................................... iv GİRİŞ ....................................................................................................................................... 1 ÖĞRENME FAALİYETİ–1 .................................................................................................... 3 1. HARMAN HAZIRLAMA ................................................................................................... 3
1.1. Harman Dairesi ............................................................................................................. 3 1.2. Besleme ve Tartım Sistemleri ....................................................................................... 5 1.3. Karıştırma Metotları ...................................................................................................... 7 1.4. Karıştırma İşlemleri ...................................................................................................... 7 1.5. Karışmış Harmanın Taşınması ...................................................................................... 9 1.6. Harman Depolama ........................................................................................................ 9 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 11 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 12
ÖĞRENME FAALİYETİ-2 ................................................................................................... 14 2. CAMIN ERGİTİLMESİ VE ERGİTME FIRINLARI ....................................................... 14
2.1. Cam Üretimi ................................................................................................................ 14 2.2.Harman Besleme .......................................................................................................... 15 2.3. Camın Ergitilmesi ....................................................................................................... 17
2.3.1. Ham maddeler ve Ergime Sıcaklıkları ................................................................. 19 2.3.2. Isı Transferi .......................................................................................................... 20 2.3.3. Cam Ergime Reaksiyonları .................................................................................. 22 2.3.4. Fiziksel Ergime .................................................................................................... 23
2.4. Ergitme Fırınları .......................................................................................................... 23 2.4.1. Yakıtlar ve Yanma ............................................................................................... 27 2.4.2. Refrakterler .......................................................................................................... 27 2.4.3. Isı Geri Kazanım Sistemleri ................................................................................. 28 2.4.4. Fırın Tasarımı ...................................................................................................... 30 2.4.5. Ölçü ve Kontrol ................................................................................................... 31
UYGULAMA FAALİYETİ ............................................................................................. 33 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 34
ÖĞRENME FAALİYETİ–3 .................................................................................................. 36 3. CAMIN AFİNASYONU .................................................................................................... 36
3.1. Habbelerin Giderilmesi ............................................................................................... 36 3.2. Camın Homojenleştirilmesi ........................................................................................ 38 3.3. Pota ve Günlük Fırınlarda Afinasyon ......................................................................... 40 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 42 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 43
ÖĞRENME FAALİYETİ–4 .................................................................................................. 45 4. CAMIN ŞARTLANDIRILMASI ....................................................................................... 45
4.1. Çalışma Havuzları ....................................................................................................... 47 4.2. Pota Fırınları ve Günlük Fırınlar ................................................................................. 47 4.3. Kanallar ....................................................................................................................... 48 4.4. Forehearth Detayları ................................................................................................... 49 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 51 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 52
ÖĞRENME FAALİYETİ–5 .................................................................................................. 54 5. CAM ŞEKİLLENDİRME PROSESLERİ ......................................................................... 54
İÇİNDEKİLER
ii
5.1. Camın Beslenmesi....................................................................................................... 54 5.2. Cam Dökümü .............................................................................................................. 55 5.3. Presleme Yöntemi ....................................................................................................... 57 5.4. Üfleme Yöntemi .......................................................................................................... 58 5.5. Float Teknolojisi ......................................................................................................... 59 5.6. Silindirleme Yöntemi .................................................................................................. 61 5.7. Merdanelerle Camın Şekillendirilmesi ....................................................................... 61 5.8. Cam Çekme ................................................................................................................. 62 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 65 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 66
ÖĞRENME FAALİYETİ–6 .................................................................................................. 68 6. YÜZEY AŞINDIRMALARI VE KAPLAMALARI ......................................................... 68
6.1. Mekanik Aşındırma..................................................................................................... 69 6.2.1. Asit Aşındırma ..................................................................................................... 70 6.2.2. Asit Parlatma ....................................................................................................... 70
6.3. Emaye Boyalar ve Diğer Renkli Süslemeler ............................................................... 71 6.3.1. Camsı Emaye Boyalar ......................................................................................... 71 6.3.2. Organik Emaye Boyalar ...................................................................................... 72 6.3.3. Parlak Sıvı Metaller (Yaldız) ............................................................................... 72 6.3.4. Renklendirme ....................................................................................................... 72 6.3.5. Sedef Lüstür ve Diğer Lüstür Boyalar ................................................................. 72
6.4. Cam Kaplama Metotları .............................................................................................. 73 6.4.1. Gümüş Kaplama (Sırlama) .................................................................................. 73 6.4.2. Vakumla Metal Kaplama ..................................................................................... 73 6.4.3. Anti-Reflektif (Yansıtmasız) Kaplama ................................................................ 73 6.4.5. Elektro İletken Kaplama ...................................................................................... 74 6.4.6. Sülfürleme / Sülfatlama ....................................................................................... 74 6.4.7. Aşınma Direnci İçin Sıcak Kaplama ................................................................... 75 6.4.8. Soğuk Kaplama .................................................................................................... 75 6.4.9. Cam-Plastik Laminasyonu ................................................................................... 75 6.4.10. Kimyasal Sertleştirme ........................................................................................ 76 6.4.11. Elektrolüminesan Kaplama ................................................................................ 76 6.4.12. Cam Kaplama .................................................................................................... 76
UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 78 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 79
ÖĞRENME FAALİYETİ–7 .................................................................................................. 81 7. CAMIN TAVLANMASI .................................................................................................. 81
7.1. Gerilim ve Bağıl Deformasyon ................................................................................... 82 7.2. Isıtma, Soğutma ve Geçici Gerilimler ........................................................................ 83 7.3. Sürekli (kalıcı) Gerilimler ........................................................................................... 83 7.4. Tavlamanın Temel Prensipleri .................................................................................... 84 7.5. Tavlama Rejimi ........................................................................................................... 84 7.6. Camın Sertleştirilmesi ................................................................................................. 85 7.7. Camdaki Gerilimlerin Saptanmasında Polarize Işık Kullanılması .............................. 85 UYGULAMA FAALİYETİ .............................................................................................. 87 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................... 88
ÖĞRENME FAALİYETİ–8 .................................................................................................. 90
iii
8. CAM HATALARI VE ÇATLAK OLUŞUMU ................................................................. 90 8.1. Cam Hataları ve Kontroller ......................................................................................... 90
8.1.1. Ham Madde Kontrolleri ....................................................................................... 92 8.1.2. Cam Fiziki Kontrolleri ......................................................................................... 92 8.1.3. Performans Kontrol Testleri ................................................................................ 93
8.2. Cam Hataları ve En Yaygın Sebepleri ........................................................................ 94 8.2.1. Gaz Kapanımları – Habbeler ............................................................................... 94 8.2.2. Katı Madde Kapanımları ..................................................................................... 95 8.2.3. Kimyasal İnhomojenite ........................................................................................ 96 8.2.4. Renk ..................................................................................................................... 96
8.3. Cam Hatalarının Önlenmesi ........................................................................................ 97 8.4. Hataların Belirlenmesi ................................................................................................ 97
8.4.1. Habbeler ............................................................................................................... 97 8.4.2. Damarlar .............................................................................................................. 97 8.4.3. Taşlar ................................................................................................................... 98
8.5. Camın Kırılması .......................................................................................................... 98 8.5.1. Kırık Oluşumu ..................................................................................................... 99 8.5.2. Kırık Analizleri .................................................................................................... 99
UYGULAMA FAALİYETİ ............................................................................................ 101 ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME .................................................................................. 102
MODÜL DEĞERLENDİRME ............................................................................................ 104 CEVAP ANAHTARLARI ................................................................................................... 107 KAYNAKÇA ....................................................................................................................... 111
iv
AÇIKLAMALAR ALAN Seramik ve Cam Teknolojisi
DAL/MESLEK Endüstriyel Cam, Dekoratif Cam
MODÜLÜN ADI Cam Üretimi ve Şekillendirme Yöntemleri
MODÜLÜN TANIMI Camın üretimi ve şekillendirme yöntemleri hakkında
bilgilerin kazandırıldığı bir öğrenme materyalidir.
SÜRE 40/32
ÖN KOŞUL Bu modülün ön koşulu yoktur.
YETERLİK Camın üretimini, şekillendirme yöntemlerini ve cama ait
özel terimleri kavramak
MODÜLÜN AMACI
Genel Amaç
Camın üretimini ve şekillendirme yöntemlerini
sıralayabileceksiniz.
Amaçlar
1. Cam üretimi için harman hazırlama yöntemlerini
açıklayabileceksiniz.
2. Camın ergitilmesini ve ergitme fırınlarını
açıklayabileceksiniz.
3. Camın afinasyonunu açıklayabileceksiniz.
4. Camın şartlandırılmasını açıklayabileceksiniz.
5. Camı şekillendirme yöntemlerini açıklayabileceksiniz.
6. Cam yüzey aşındırmaları ve kaplamalarını
açıklayabileceksiniz.
7. Camın tavlanmasını açıklayabileceksiniz.
8. Cam hatalarını ve çatlak oluşumunu
açıklayabileceksiniz.
EĞİTİM ÖĞRETİM
ORTAMLARI VE
DONANIMLARI
Ortam: Seramik ve cam teknolojisi alanı, cam teknolojisi
sınıfı, işletmeler, kütüphane, ev, bilgi teknolojileri ortamı
Donanım: Bilgisayar, televizyon, DVD, VCD, tepegöz,
projeksiyon v.b. donanımlar ve alanın gerektirdiği araç,
gereç, malzeme ve ekipmanlar sağlanmalıdır.
ÖLÇME VE
DEĞERLENDİRME
Modül içinde yer alan her öğrenme faaliyetinden sonra
verilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendireceksiniz.
Öğretmen modül sonunda ölçme aracı (çoktan seçmeli test,
doğru-yanlış testi, boşluk doldurma, eşleştirme vb.)
kullanarak modül uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve
becerileri ölçerek sizi değerlendirecektir. modül
uygulamaları ile kazandığınız bilgi ve becerileri ölçerek sizi
değerlendirecektir.
AÇIKLAMALAR
1
GİRİŞ
Sevgili Öğrenci,
İki dünya savaşı ile daha önce hiç görülmemiş bir yıkım ve yeniden yapılanma da
dâhil olmak üzere baş döndürücü değişimleri yaşayan 20. yüzyıl artık tarih olmuştur.
1850’den beri ‘simbiotik’ (yaşamak için birbirine ihtiyaç duyma durumu) bir etkileşim
içinde gelişen Mimarlık ve Cam kavramlarını 20. yüzyıl içeriğinde inceleyerek bundan 21.
yüzyılın başlangıcı için ipuçları çıkarabiliriz.
20. yüzyıl camcılığı 21. yüzyıl için muhteşem bir altyapı bırakmaktadır. Camın önü
bundan sonra da açıktır. Fiziki anlamda var ama saydamlığı ile görsel olarak “yok” olabilen
bu “sihirli” madde, kazandığı her yeni işlev ve kullanım alanıyla yeniden keşfedilmekte ve
yaşam bulmaktadır.
Gelecekte bizi akıllı sistemler içine entegre edilmiş; çevreye ve yaşama katkıları
artırılmış; gereksiz özelliklerden ve ayrıntılardan arındırılmış bir cam dünyası beklemektedir.
Son zamanlarda en çok duyduğumuz ve duymaya da devam edeceğimiz kelimelerden
biri olan “İnnovasyon” en basit tanımıyla farklı, değişik, yeni fikirler geliştirmek ve bunları
uygulamaktır. Bu fikirler, daha önce çözülmemiş sorunları çözmek veya daha önce
karşılanmayan ihtiyaçlara cevap vermek amacıyla geliştirilebilir. Ya da zaten var olan pek
çok ürün ve hizmeti daha güzel, daha kullanışlı, daha çok insanın işine yarayacak hâle
getirmeyi amaçlayabilir. Bu fikirlerin hayata geçirilmesi ve ortaya ürün, hizmet veya iş yapış
yöntemlerinin çıkarılmasıyla ve ardından bu ürün ve hizmetlerin satılmaya veya iş yapış
yöntemlerinin uygulanmaya başlanmasıyla innovasyon yapılmış olur. Dolayısıyla cam
sektörünü geliştirmek için eğitim alan siz öğrenciler innovasyon için öncelikle mevcut
durumu bilmelisiniz.
Hazırlanan bu modül ile geçmiş yıllarda cam üretiminin ve şekillendirme
yöntemlerinin nasıl olduğunu öğrenerek, gelecek yıllara nasıl yeni teknikler
geliştirebileceğinizi araştırıp öğreneceksiniz.
GİRİŞ
2
3
ÖĞRENME FAALİYETİ–1
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; camın
üretimi için harman hazırlama yöntemlerini araştırabileceksiniz.
Cam üretimi yapan fabrikalarda harman dairelerinin tasarımlarının nasıl
yapıldığını araştırınız.
Harman dairelerine ham madde besleme nasıl yapılır araştırınız.
Ham maddelerin tartılması ve karıştırılması metotlarını araştırınız.
Karıştırılan harmanın nasıl taşındığını ve depolandığını araştırınız.
1. HARMAN HAZIRLAMA
Camın yapısındaki oksitleri verecek ham madde ve yardımcı ham maddelerden uygun
bir reçeteye göre tartılarak hazırlanmış karışıma Harman adı verilir. İyi hazırlanmış bir
harman % 50 iyi kaliteli cam demektir. Uygulamada harman hazırlanması bir seri işlemden
sonra tamamlanır. Bu işlemler;
Harman maddelerinin harman silolarına nakli,
Iskarta ve cam kırıklarının toplanarak cam kırığı silolarına nakli,
Harman maddelerinin silolardan alınarak her birinin tartım kantarında
tartılması,
Tartılan ham maddelerin karıştırıcıya nakli,
Karıştırıcıda bu maddelerin iyi bir şekilde karıştırılması ve gerekli su ilavesi,
Karıştıcıdan alınan harmana uygun oranda cam kırığı ilavesi,
Cam kırıklı harmanın fırın silosuna naklidir.
Şimdi harman dairesinden başlayarak bu işlemlerin ayrıntılarını inceleyelim.
1.1. Harman Dairesi
İşletmenin büyüklüğüne göre farklı yerleşim sistemlerine sahip harman daireleri
bulunabilir. Modern harman daireleri, birbirini takip edecek şekilde yerleşmiş üç bölümden
oluşmaktadır. Bu bölümler:
Boşaltma ve dışarıdan depolama,
Harman dairesi depolama, tartım ve karıştırma,
Harman depolama ve fırına iletim sistemidir.
ÖĞRENME FAALİYETİ–1
AMAÇ
ARAŞTIRMA
4
Şekil 1.1.’de bu bölümlerin bir şemasını görmektesiniz.
Şekil 1.1: Modern harman ve malzeme depolama sisteminin şeması
Öncelikli olarak cam üretiminde kullanılacak ham maddelerin, tedarikçi firmalardan
getirilip depolanması gerekmektedir. Ham maddeler fabrikaya kara yolu, hava yolu, deniz
yolu ve tren yolu ile taşınarak getirilir. Ham madde depolanmasında açık yığın, kapalı yığın,
silo, torba ve fıçılar kullanılır. Hangi metotla depolanması gerektiğine karar vermek için şu
kriterler göz önünde bulundurulmalıdır:
Temel gereksinim, ham maddelerin kalitesinin depolanma ve taşıma süresi
boyunca bozulmaması,
Depolanması gereken malzeme miktarı,
Malzemenin fabrikaya geliş şekli,
Zehirli maddelerde, emniyet unsurunun diğer unsurların önünde gelmesi
Depolama esnasında ham madde kalitesinin korunması gerekmektedir. Kalitenin
etkilendiği üç faktör şunlardır:
Diğer ham maddeler tarafından kirletilme,
Ham maddelerin bozulması,
Farklı tane iriliklerindeki ham maddelerde segregasyon (farklı tane ebatlarında
olan ham maddenin ebatlarına göre ayrışması)
Ham maddelerin depolanması esnasında saydıklarımızın dışında, özellikle aşağıda
belirtilen noktalarda çok dikkatli olunması gerekir.
5
Kurşun oksit, antimon oksit, selenyum ve arsenik oksit gibi cam yapımında
kullanılan bazı maddeler zehirlidir. Zehirli maddeler kullanıldığında taşıma ve
karıştırma esnasında sağlığa zarar vermelerini engellemek için özel bir dikkat
sarf edilmelidir. Harman karıştırma ve taşıma sistemleri bu malzemelerin
kullanımında öngörülen koşullara uygun şekilde tasarlanmalı ve iletilmelidir.
Kristal cam yapımında kullanılan kurşun oksit diğer katkı maddelerine göre
daha büyük miktarlarda kullanılır ve emniyetli depolarda muhafaza edilir. Bu
depolara giriş sınırlandırılmıştır ve deponun anahtarı yanlış kullanımı
engellemek için imza karşılığı verilir.
Benzer bir şekilde gümüş, altın, platin gibi değerli malzemeler içinde aynı
kontrol yöntemi kullanılır. Burada ilgi sağlıktan ziyade malzemenin kaybından
doğan maliyet nedeniyledir.
Cam kırığı taşınmasında ve depolanmasında ise, cam kırığının aşındırıcı ve
kesici etkisiyle nedeniyle mutlaka özel taşıma ve depolama yöntemleri
kullanılmalıdır.
Ham maddeler dışarıdaki depolama alanlarından harman dairesine alınır. Burada ya
orijinal paketlerinde kalır ya da servis silolarında muhafaza edilirler. Ham maddeler daha
sonra tartılır, karıştırılır ve son olarak ya doğrudan fırına beslenir ya da bir ara stok silosuna
alınır.
1.2. Besleme ve Tartım Sistemleri
Ham maddeler, büyük modern harman dairelerinde tartım sistemlerinin tam üzerine
yerleştirilmiş servis silolarında depolanır. Eski fabrikalarda veya sınırlı alana sahip yerlerde
ham maddeler, dökme olarak fabrikada başka yerlerde depolanır. Bu durumda malzemeler
ana depolama alanlarından servis depolarına taşınır. Servis depoları, küçük veya büyük bir
silo olabilir.
Harman dairesine ham madde beslenmesinde:
Vibratör ve elevatör,
Önden yüklemeli kepçe ve konveyörler,
Asma vinç,
Vidalı konveyör ve elevatör gibi taşıma metotları kullanılabilir.
Malzemelerin kendi servis silolarından boşaltılması otomatik olarak veya elle yapılır.
Vibratörler, genellikle ham maddelerin silolardan tartım sistemlerine akışına yardımcı olması
amacıyla kullanılır.
Ham maddelerin tartımında; elle tartım yapılan sistemlerde operatör malzeme
ağırlığını görsel olarak kontrol ederken, otomatik sistemlerde doğru tartım, önceden
ayarlanmış bir hedef değere göre kontrol edilir.
6
Her iki metotta da tartım esnasında hedef ağırlığın aşılmaması esastır. Bu da otomatik
veya elle yapılan ham madde beslemelerinde hedef ağırlık elde edilmeden kısa bir süre önce
malzeme akışının yavaşlatılmasıyla sağlanır. Bu durum iki hızlı titreşimli konveyörler veya
iki yönlü sürgülü valflar kullanarak gerçekleştirilir.
Tek tek tartım sisteminin avantajları:
Tartım esnasında tespit edilen herhangi bir hata, ağırlığın ayarlanması ile
düzeltilebilir.
Aynı zamanda birden fazla ham maddenin tartımı, hızlı tartım anlamına
gelir.
Her bir tartım sistemi tek tek ham maddeler için gerekli hassasiyette
olabilir.
olarak özetlenebilir.
Birikimli tartım sisteminde, ham maddeler geniş bir tartım silosuna beslenir. Biri
diğerinin üzerine kümülatif olarak tartılır. Örneğin:
Ham madde Kaydedilen ağırlık
Önce 2000 kg kum 2000 kg
Sonra 500 kg kireçtaşı 2500 kg
Sonra 600 kg soda 3100 kg
Bu sistemin başlıca dezavantajları ise şöyledir:
Birinci malzemenin tartımından sonra herhangi bir anda herhangi bir hata
tespit edilirse tartım bunkerindeki ham maddelerin hepsi reddedilir.
(Kümülâtif) Birikimli tartım, küçük ölçekli katkı maddelerinin tartımı
için uygun değildir. Sıklıkla, tek tek ve birikimli (Kümülâtif) tartımların
bir kombinasyonu kullanılır.
Ham madde tartımları esnasında hataları önlemek için:
Otomatik veya elle kumanda edilen sistemlerde doğru miktarların
tartımından emin olmak için her bir karışım periyodu esnasındaki
aralıklarda görsel kontrollerin yapılması önemlidir.
Daha az sıklıkla, belki haftada bir kez veya ayda bir kereden daha uzun
olmamak şartıyla tartım sistemlerinin hassasiyeti kalibrasyon ağırlıkları
kullanarak kontrol edilmelidir.
7
1.3. Karıştırma Metotları
Ham madde karıştırma metotları,
Elle karıştırma
Titreşimli karıştırma
Yatay karıştırma
Yuvarlayarak veya dikey karıştırmadır.
Bu metotları ham madde miktarına göre iki başlık altında inceleyebiliriz.
Küçük Ölçekli Harmanlar: Ham maddeler küçük miktarlar hâlinde
kullanıldığında
örneğin, günde 200-300 kg el imalatı işlemlerinde basit elle karıştırma
metotları kullanılabilir. Bunun için aynen harç yapımında kullanıldığı
gibi sadece temiz bir zemin ve bir küreğe ihtiyaç vardır. Bu durumda
yardımcı olması için küçük bir çimento mikseri kullanılabilir.
Miktarlarda artma olduğunda titreşimli mikser kullanılabilir. Bu tip karıştırıcı 250
kg’lık malzemeyi tutabilir ve 20 dakika civarında tatmin edici bir karışım sağlayabilir. Tozun
atmosfere kaçmasını önlemek için kapalı bir kap içindeki malzeme, merkezi bir bölüm
etrafında titreştirilir. Harman pan tipi karıştırıcının hafif yana eğilmesi ile dip kısmından
dışarıya alınır.
Geniş Ölçekli Harmanlar: Cam sanayinde yüksek tonajlı üreticilerin kullandığı
karıştırıcıların büyük bir kısmı döner karıştırma metoduna göre çalışır. Bu tip
mikserlerin en yaygın iki tipinden birinde, yatay olarak monte edilmiş silindirik
bir kapalı hacim içinde döner ya da sabit bıçaklar veya bunların bir
kombinasyonu bulunur. Kapalı hacim (pan) sabittir veya dikey bir eksen
etrafında döner. Harman maddeleri, karıştırıcının tepesinden beslenir ve
silindirik hacmin dibindeki bir kapaktan boşaltılır.
Mekanik karıştırıcının en çok bilinen diğer tipi, malzemeleri sabit bıçaklar
üzerinde yuvarlayarak karıştıran dikey mikserdir. Bıçaklar sabittir fakat tambur
onların etrafında döner. Yatay mikserlerde olduğu gibi dikey mikserler de
değişik birçok şekilleri ile çeşitli alternatiflere sahiptir.
1.4. Karıştırma İşlemleri
Kaliteli cam ürün yapabilme sanatı, üretim işlemlerindeki kararlılığa bağlıdır. Kaliteli
cam eldesi ve şekillendirme her zaman her şey kontrol altına alınmadan başarılamaz. Bu
karıştırma işleminin dikkatle kontrol edilmesinin zorunlu olduğu anlamına gelir. Sadece
malzemelerin boşaltılması, bir parça çalkalanması, biraz döndürülmesi ve sonra harmanın
dışarı alınması gibi basit değildir. Her seferinde istenilen harman karışımı kalitesini
başarmak için şartlar tam doğru olarak sağlanmalıdır.
8
Harman elle karıştırılıyorsa karışımın olup olmadığı aynen çimento ile harç yapımında
olduğu gibi gözle izlenebilir. Ancak bu yöntem, daha büyük tonajlı ham maddeler için
kullanılan büyük karıştırıcılarda pratik değildir. Bununla birlikte harmanın iyi karıştırıldığını
anlamak için harmandan alınan numuneleri teste tabi tutmak mümkündür. Test, her karışım
için yapılamaz. Fakat herhangi bir yeni mikser için en uygun karıştırma zamanını tayin
etmek amacıyla testler yapılmalıdır. Öncelikle en uygun karıştırma süresi tespit edilmeli ve
her karışımın boşaltılmadan önce bu süre boyunca karıştırılması sağlanmalıdır. Diğer
taraftan karıştırma işlemine çok uzun süre boyunca devam etmenin segregasyon nedeni ile
daha kötü bir karışıma yol açacağı unutulmamalıdır. Karıştırma süresi çok önemlidir. Bu
nedenle birçok karıştırıcı otomatik zamanlama cihazı ile donatılmıştır.
Karıştırma süresinden başka, harman kalitesini etkileyen ikinci bir etken harman
rutubetidir. Harman karışımında % 1-2 gibi küçük miktarda rutubet bulunması karıştırma
prosesine yardım eder. Rutubet, karıştırma süresince ve karıştırmadan sonra bağlayıcı madde
gibi hareket ederek segregasyonu engellemeye yardımcı olur. İlave olarak rutubetli taneler
taşıma esnasında fırlamaz ve kuru taneler gibi yuvarlanmaz. Kontaminasyona engel olur.
Ham madde kaybı olmaz ve çevre kirlenmez. Ancak rutubet miktarı iyi ayarlanmazsa ve
rutubetin fazlası bulunursa ergime zorlaşır, fırın içerisinde yığılmalar olur ve afinasyon
zorlaşır, yüksek oranda su buharı yakıtla birlikte asit oluşturur (özellikle sülfatlarla) bu da
refrakter tuğlalar arasındaki derzi çözer, fırın içi sıcaklığını düşürür. Rutubet harmana
rutubetli kum (kumun rutubeti fazla olursa bu da tartım hatalarına neden olur) ve su veya
kostik soda (NaOH) çözeltisi şeklinde katılır.
Küçük ölçekli katkı maddelerinin harmandaki ağırlıkça yüzde payı % 1’den azdır.
Bunlar cama renk veren veya renksiz camlar için renksizleştirme proseslerinde kullanılan
maddelerdir. Her harman için gereken miktarın çok az olması nedeniyle;
Her bir harmana doğru miktarın ilave edildiğinden,
Maddenin harmanın tümünde eşit olarak karıştırıldığından emin olunması için
özel yöntemlere ihtiyaç vardır.
Bu nedenle miktarı az olan bu ham maddeler, seyreltici ham madde olarak kuru, ince
taneli ve harmana daha büyük miktarda ilave edilen bir karışım maddesinin kullanımını
gerektirir. Seyreltici olarak kullanılan ham maddeler kum, soda, kireçtaşı ve feldspattır.
Harmanda bulunması gereken ve miktarı az olan ham madde bu seyreltici ham maddenin
küçük miktarı ile önce karıştırılarak melanj hazırlanır, daha sonra harmana katılır.
Ham madde karıştırma işleminde diğer bir önemli noktada cam kırığının
karıştırılmasıdır. Harman hazırlama işleminin en son kademesi cam kırığının harmana ilave
edilmesidir. Cam kırığının harmana ilavesinde iki metot kullanılır:
Bir harman ham maddesi olarak; diğer harman ham maddelerine uygulanan
işlemler uygulanır. Cam kırığı kendi servis silosunda depolanır, bir harman
ham maddesi gibi tartılır ve diğer ham maddelerle karıştırılır. Bu yöntemin
avantajı, fabrika cam kırığının harman ham maddeleri ile aynı işlemlere tabi
tutulmasıdır. Dezavantajı ise mikserlerde ve diğer taşınma ekipmanlarında fazla
9
aşınma oluşturmasıdır. Cam kırığı çeliği aşındırır, lastik konveyörlerin
bantlarını ve contalarını keser.
Ayrı bir karışım maddesi olarak; burada cam kırığı, fırın silosuna veya fırına
beslenir. Siloda ilave edildiği zaman tabakalaşma oluşur ve homojen olmayan
karışım problemine yol açar. Örtü tipi yükleyiciler kullanıldığı zaman cam
kırığı, besleme esnasında ilave edilir ve şu faydalardan biri sağlanır:
Çabuk ergiyen cam kırığı tabakasının üstüne beslenen harman tüm harmanın
ergimesini hızlandırır.
Harman tabakasının üstüne beslenen cam kırığı, ergimeyi hızlandırdığı gibi
harman tozumasının engellenmesine yardım eder.
1.5. Karışmış Harmanın Taşınması
Kalitesi korunarak iyi karışmış bir harman elde edildikten sonra, bu harmanın
nakledilmesi gerekmektedir. Bir kısım harman karıştırma sistemlerinde harmanın fırına
nakli, harmanın doğrudan bir konveyör bandına boşaltılması ile sağlanır. Konveyörlerin
üzerine yerleştirilen elektromanyetik seperatörler harmanın fırına beslenmesi sırasında
mıknatıslar tarafından çekilebilecek yabancı malzemelerin fırına girmesini engeller.
Mıknatıslar tarafından tutulan malzemeler incelendiğinde bunların çoğunlukla içki
şişelerinin kapakları, kalıp parçaları, somunlar, cıvatalar ve tamir-bakım aletleri ve parçalar
olduğu görülür. Ancak konveyörler ile harmanın taşınmasında segregasyon sorunu ile
karşılaşılır.
Harmanın taşınmasında ikinci bir yöntem, karışmış harman kendi silosuna (bunker)
aktarılır ve mono-ray sistemi ile fırına taşınır. Bunker, fırın silosuna boşaltılabilir veya
yeterince büyükse doğrudan fırın besleme sistemi ile birleştirilebilir. Bu sistem
segregasyondan kaçınmak ve tozumadan kaynaklanan ham madde kaybını önlemek için en
iyi yoldur.
Harmanın taşınmasında üçüncü bir yöntemde pnömatik taşımadır. Rutubet harmanı
çok ağırlaştırdığı için bu metot sadece kuru maddelerin taşınmasında kullanılır. Harmanda
bulunan cam kırığı da harmanı ağırlaştırdığından cam kırığı için bu metot kullanılmaz.
Karışmış harman sızdırmaz bir boruya boşaltılır, büyük bir hızla (basınçlı hava ile) sızdırmaz
bir hazneye veya sızdırmaz bir fırın silosuna alınır. Ham maddelerin çarpma etkisi, borunun
dirseklerinde ve diğer zedelenebilir alanlarında aşınma ve yırtılmalara neden olur. Bununla
birlikte bu sistem sağlamış olduğu sızdırmazlıkla toz kaybını engelleyerek tozuma ile
oluşacak tehlikeleri önler.
1.6. Harman Depolama
Harmanın fırına beslenmesinin kontrolünde kullanılan en basit sistem harman bunkeri
sistemidir. Her bunkerin kapasitesi bellidir. Ergitilen camın miktarı bilindiğinden bunkerlerin
harman vericisine hareketini düzenlemek çok kolay olur. Bunkerler boşaltıldıktan sonra
yeniden doldurmak üzere harman dairesine dönerler ve çevrim bu şekilde devam eder.
10
Bu sistemdeki başlıca problem kullanım hızı ile ilgilidir. Dolu harman bunkerleri
fırına yakın ve sıcak şartlar altında uzun süre bekletildiğinde soda rutubetlendiğinden harman
topaklanır ve fırında inhomojenite problemlerinin yanı sıra harman besleme problemlerine
de neden olur. Harman bunkerlerinin fırına gönderim hızının düzenlenmesi ile bu
problemden kaçınılabilir. En yaygın depolama sistemi, harman besleme mekanizması
üzerine yerleştirilmiş bir silodur.
Silonun şekli ve boyutları mevcut alana bağlı olarak değişebilir. Alan, sınırlayıcı bir
faktör değilse, silo mümkün olduğunca fazla stoka imkân tanıyacak ve harman vericilerine
düzgün harman akışını sağlayacak şekilde tasarlanır. Genellikle harman karıştırma ve taşıma
ekipmanların da bakım yapılabilmesi için en azından 8 saatlik depolama kapasitesi istenir.
Silo dizaynı, harmanın tümüyle yükleyicilere akmasına imkân sağlamalıdır. Ölü alanlar
yaratılırsa harmanın fırına boşaltılması sırasında inhomojenite problemleri oluşabilir. Bu tip
problemlerden kaçınmak için birçok silo vibratörlerle donatılmıştır.
Silolarda harman seviyesi kontrolü göz ile yapılabilir. Fakat genellikle otomatik
seviye kontrol cihazları kullanılır. Otomatik seviye kontrol cihazlarında bulunan problar,
daha fazla harmana ihtiyaç duyulduğunda harman dairesine sinyal göndermekte kullanılır.
Bu tip bir sistem devrede olsa bile fırın operatörünün zaman zaman silodaki seviyeyi göz ile
kontrol etmesi istenir. Çünkü harman, probların yanlış sinyal vermesine neden olacak şekilde
silonun bazı bölümlerine yapışabilir. Harman silosu için prob kullanımına alternatif bir
yöntem silonun load-center üzerine monte edilmesi veya siloda basınç yastıklarının
kullanılmasıdır.
11
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup harman hazırlama metotları ve depolanması
hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Cam türüne göre doğru ham madde
seçimi nasıl yapılır araştırınız.
Ham maddelerin üretime hazırlanması
işlemlerini araştırınız.
Cam üretim şekline göre karıştırma
metotları nasıldır araştırınız.
Karışmış harman nasıl taşınır ve
depolanır araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Cam harmanı hazırlamak için
kullanılabilecek ham maddeleri
araştırınız.
Ham maddelerin depolanması esnasında
nelere dikkat edilmesi gerektiğini
araştırınız.
Harman hazırlamak için ham maddeler
hangi yöntemlerle tartılır ve taşınır
araştırınız.
Harman karıştırma metotlarını
araştırınız.
Karıştırılmış harman nasıl ve nerelerde
depolanır araştırınız.
Harman hazırlama işlemleri esnasında
dikkat edilmesi gereken noktalar
nelerdir araştırınız.
Cam işlemeciliği alanının olduğu güzel
sanatlar fakültelerine giderek bölüm
kütüphane ve görevlilerinden bu
konuları araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde yapılmış
tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
Kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
12
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Ham maddelerin hangi metotla depolanması gerektiğine karar verirken, aşağıdaki
kriterlerden hangisi göz önünde bulundurulursa yanlış bir seçim yapılmış olur?
A) Ham maddelerin kalitesinin depolanma ve taşıma süresi boyunca bozulmaması
B) Depolanması gereken malzeme miktarı
C) Ham maddenin üretici firması
D) Zehirli maddelerde, emniyet unsurunun diğer unsurların önünde gelmesi
2. Aşağıdakilerden hangisi harman dairesinde ham madde beslemesi için kullanılan
metotlardan biri değildir?
A) Elevatör
B) Mikser
C) Asma vinç
D) Konveyör
3. Aşağıdakilerden hangisi tek tek tartım sisteminin avantajları içerisinde yer almaz?
A) Tespit edilen herhangi bir hata, ağırlığın ayarlanması ile düzeltilebilir.
B) Aynı zamanda birden fazla ham maddenin tartımı, hızlı tartım anlamına gelir.
C) Her bir tartım sistemi tek tek ham maddeler için gerekli hassasiyette olabilir.
D) Birinci malzemenin tartımından sonra herhangi bir anda herhangi bir hata tespit
edilirse tartım bunkerindeki ham maddelerin hepsi reddedilir.
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. Farklı tane ebatlarında olan ham maddenin ebatlarına göre
ayrışmasına……………...denir.
5. Depolama esnasında kalitenin etkilendiği üç faktör kirlenme, ……..… ve
segregasyondur.
6. Küçük ölçekli harman elle yada …………………… karıştırıcıyla karıştırılabilir.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Cam kırığı taşınmasında ve depolanmasında, cam kırığının aşındırıcı ve kesici
etkisiyle nedeniyle mutlaka özel taşıma ve depolama yöntemleri kullanılmalıdır.
8. ( ) Çabuk ergiyen cam kırığı tabakasının üstüne beslenen harman tüm harmanın
ergimesini yavaşlatır.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
13
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
14
ÖĞRENME FAALİYETİ-2
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; camın
ergitme proseslerini ve ergitme fırınlarını açıklayabileceksiniz.
Camın üretim aşamalarını araştırınız.
Camın ergitilmesi prosesini araştırınız.
Cam ergitme fırınlarını araştırınız.
Cam ergitme fırınlarında harman besleme metotlarını araştırınız. Bulduğunuz
sonuçları dosya hâline getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
2. CAMIN ERGİTİLMESİ VE ERGİTME
FIRINLARI
2.1. Cam Üretimi
Ham maddeler doğru oranlarda dikkatlice tartıldıktan ve karıştırıldıktan sonra
genellikle fırının arka ya da yan tarafında yer alan fırın silosuna nakledilir. Bunu takiben
karıştırılmış ham maddeler fırına beslenir ve dekompozisyon yoluyla oksitlerine
dönüşmelerine yetecek sıcaklık derecelerine ısıtılırlar. Böylece önce dekompozisyon,
ardından ergime ya da önceden ergimiş bir başka ham madde içinde çözünme yoluyla
oksitlerine dönüşürler. Meydana gelecek kimyasal reaksiyonlarda ortay çıkan gazlar, yüzeye
doğru yükselirken; ergimiş camı, bir miktar karıştırarak terk ederler. Bütün bu olayların
meydana gelmesi yüksek sıcaklık gerektirdiğinden, elde edilen camın işlenebilmesi ve nihai
ürün olarak şekillendirilmesi için soğutulması gerekir. Bu işlemler fırın içinde gerçekleşen
ve cam eldesi olarak tanımlanan proseslerdir ve temelde dört başlık altında incelenirler:
Harmanın fırına verilmesi (Harman besleme)
Harmanın dekompoze olması, reaksiyona girmesi ve oksitler hâlinde çözünmesi
(Ergime)
Habbelerin camdan uzaklaştırılması ve ayrı ayrı eriyiklerin birbiri ile karışması
Habbelerin ergimiş camdan uzaklaştırılması (Afinasyon)
Ergimiş camın karışması (Homojenizasyon)
Camın doğru bir şeklide çalışma sıcaklığına soğutulması (Şartlandırma)
ÖĞRENME FAALİYETİ–2
AMAÇ
ARAŞTIRMA
15
2.2.Harman Besleme
Harman besleme, randımanlı bir üretime imkân sağlayacak biçimde kontrollü ve
verimli olarak harmanı servis silosundan fırına nakletme işlemidir. Kötü bir biçimde yapılan
harman besleme işlemi camın ergime ve afinasyonunun da kötü olmasına yol açar. Harman
besleme işlemi iki gruba ayrılır, aralıklı veya sürekli.
Aralıklı Beslenen Fırınlar: Pota fırınları ve günlük tank fırınları bu gruba girer.
Aralıklı besleme üretim çevriminin harman ver–ergit–afine et ve camı işle gibi birbiri ardına
tamamlanan aşamalar şeklinde olduğu durumlarda kullanılır. Bu fırınlara harman el ile
yüklenir ve ideal durumda cam hep belirlenmiş seviyeye kadar işlenir.
Günlük fırınların çalışma çevrimi 24 saate tamamlanır ve işlem sırası şöyledir:
Harman yükleme ve ergitme için 10 ila 12 saat harcanır. Bir önceki gün fırından
alınan cam miktarını karşılayacak şekilde küçük miktarlarda cam kırığı ve
harman yüklenerek ergitilir.
Camı afine etmek ve çalışma sıcaklığına getirmek için 4 ila 6 saat harcanır.
Ergitilen cam ise 7 ila 8 saatte çekilerek işlenebilir.
Sürekli Çalışan Fırınlar: Hangi tip harman yükleme mekanizması kullanılırsa
kullanılsın, bunun olabildiğince sürekli çalışması ve fırın genişliği boyunca iyi bir harman
örtüsü dağılımı sağlaması gerekir. Fırının, ergimemiş harman parçacığının fırındaki sıcak
noktanın ötesine geçmesine izin verilmeyecek şekilde işletilmesi gerekir. Harman yükleme
hızının mümkün olduğunca sabit (kararlı) olması gerekir çünkü bu işlemdeki herhangi bir
değişim ergime prosesini olumsuz yönde etkileyip, hem cam kalitesi hem de camın ısıl
şartlandırılması için istenmeyen sonuçlar yaratabilir. Çalışmadaki sürekliliğe ek olarak
harman yükleme sisteminin, radyasyonla veya fırın duvarındaki açıklıklardan “Sting out”
(alev çıkması) yoluyla meydana gelebilecek ısı kayıplarını minimumda tutması istenir.
“Sting out” fırından alev, sıcak hava veya baca gazlarının fırın dışındaki çevreye çıkmasına
verilen isimdir.
Fırına harman yükleme ise iki metotla yapılabilir, elle harman yükleme (genellikle bir
şut aracılığıyla) ve mekanik harman yükleme (vidalı, iticili, vibratörlü ve katlamalı
besleyiciler). Hangi harman yükleme metodu kullanılırsa kullanılsın bütün sağlık ve
güvenlik önlemlerine her zaman uyulması gerekir.
Cam elde etme prosesini etkin bir şekilde gerçekleştirmenin ilk adımı harman besleme
işleminin kontrollü olarak yapılmasıdır. Harman beslemeyi etkileyen faktörler şunlardır:
Harmanın fırın içinde ilerlemesini önlemek veya yavaşlatmak için güçlü bir geri
dönüş akımı oluşturmak gerekir. Bu ise fırın uzunluğu boyunca uygun bir
sıcaklık eğrisi elde etmekle sağlanır. Geri dönüş akımı fırın içindeki sıcak
noktadan fırın arka duvarına doğru cam yüzeyinde ilerleyen bir akımdır.
Harman besleme sisteminin fırın genişliği boyunca düzgün dağılımlı harman
örtüsü elde edilecek tarzda çalıştırılması gerekir. Harman örtüsü kalınlığı sıcak
16
noktadan hemen önce sıfır kalınlığa ulaşacak şekilde kontrol altında
tutulmalıdır. Harman örtüsünün çok kalın olması hâlinde doghouse soğur ve
yeterli sıcaklıkta cam girişi olmadığından harman ilerleyemez. Harman besleme
sisteminin aynı zamanda harmanın yeniden ayrışmasına imkân vermeyecek
şekilde çalıştırılması gerekir. Bu özellikle harman besleme sisteminde herhangi
bir titreşimli konveyör kullanılması hâlinde çok özen gösterilmesi gereken bir
durumdur. Harman ayrışmasının sonucu ergimiş cam yüzeyinde silika köpüğü
meydana gelebilir ki bu cama olan ısı transferini güçleştirir.
İyi cam kırığı. Düzgün bir eritiş ve harman vericinin problemsiz çalışabilmesi
için cam kırığının doğru boyutlarda olması gerekir. Harmanın iletilmesi, yüksek
cam kırığı oranlarında da fırın harman silosunda ayrışmaya fırsat vermeyecek
tarzda olmalıdır. Yüksek cam kırığı ile çalışıldığında dikkat edilmesi gereken
bir diğer husus da cam kırığını soğuk harman veya ergimiş camdan daha yoğun
olması nedeni ile aşağı çökmesi sonucu doghouse’a sıcak akımların gelmesinin
engellenmesidir. Ergitilen camla aynı kompozisyona ve renge sahip küçük veya
ince cam kırığına frit denilmektedir.
Harman rutubeti farklı harman yükleyicilerini farklı biçimde etkiler. Bazı iticili
tipte harman vericiler çok rutubetli harmanla çalışamaz. Titreşimli konveyör
kullanan harman vericilerde ise harman ayrışmasını önler. Hangi tip harman
vericinin kullanıldığına bakılmaksızın harman rutubeti, fırında meydana gelen
harman örtüsünün kalınlığını etkiler. Harman rutubeti artıkça, harman örtüsünün
de kalınlığı artar.
Fırın içindeki harman dağılımının istenilen biçimde olmasını garantilemek için
harman besleme sisteminin periyodik bakımı sürekli ve iyi bir şekilde yapılmalıdır. Fırın
içinde harman dağılımını etkileyen faktörler şunlardır:
Vidalı harman vericilerde burgunun aşınması. Aşınmanın meydana geldiği
harman verici burgu yüzeyi azalmış olacağından diğer harman vericilerden daha
az besleme yapar.
Titreşimli konveyör kullanan harman vericilerde tavanın deforme olması
hâlinde beslemenin yapıldığı genişlik boyunca harmanın düzensiz verilmesine
bu ise harman örtüsünün kalınlığında değişimlere yol açar.
Harmanın, vidalı harman vericide, titreşimli tavada, su soğutmalı veya refrakter
açıklıklarında katılaşması veya taşlaşması da harman beslemenin düzgün
yapılamamasına neden olur. Bu durum ise genellikle harmandaki rutubet veya
su soğutma ceketlerinden su sızması nedeni ile ortaya çıkar.
Harman örtüsünün düzgün olmayışı ergimenin kötü olmasına bu da taş, habbe, damar
gibi problemlere neden olur. Aynı zamanda sıcaklık oynamalarına da yol açar ki bu da
otomatik üretim hatlarının söz konusu olduğu yerlerde nihai üründe gramaj farklılıkları
anlamına gelir.
Fırına verilen harman miktarı değiştirilirse ne olur?
17
Harman besleme hızı azaltılır bu arada fırına verilen yakıt miktarı
değiştirilmezse cam seviyesi düşer ve fırındaki bütün sıcaklıklar yükselir.
Harman besleme hızı artırılır bu arada verilen yakıt miktarı değiştirilmezse cam
seviyesi yükselir ve fırındaki bütün sıcaklıklar düşer.
Cam seviyesindeki oynama mamul gramajı, fırın sıcaklığındaki değişim cam kalitesi,
şekillendirme prosesi fırın yakıt tüketimi ve refrakter yapısı üzerinde etkilidir. Yüksek
üretim kapasitesi olan makineleri besleyen fırınlarda sözü edilen etkilerden dolayı cam
seviyesi, mümkün olabilen yerlerde otomatik olarak kontrol edilmelidir. Bu ise fırına verilen
harman miktarının (besleme hızının) kontrolü ile sağlanır. Burada amaç fırını terk eden
ergimiş camla harman arasındaki uyumu sağlamaktır. Cam seviyesinin yanı sıra fırın
sıcaklığı ve yakıt sarfiyatının da kontrol altında tutulması gerekir.
2.3. Camın Ergitilmesi
Bütün cam türleri ısı enerjisi kullanılarak elde edilir ve cam eldesinin bu aşamasına
ergime denir. En yüksek ergitme verimine ulaşmak önemli bir hedeftir. Bunu sağlamak için
yalnızca doğru ham maddelerin seçilmiş olması yeterli değildir, tane iriliklerinin de doğru
olması gerekir. Ergime safhası cam üretiminin kritik bir bölümünü oluşturduğundan bu
prosesin iyi kavranması gerekmektedir.
Şekil 2.1’de sürekli bir fırındaki ergime prosesinin nasıl gerçekleştiği gösterilmiştir.
Şekli incelediğimizde;
Harman besleme doghouse’da başlar ve ergitme havuzunun ortasına gelmeden
önce tamamlanır.
Ergime fırının arka duvarından başlar ve sıcak noktanın bulunduğu yerde
tamamlanır.
Afinasyon fırın arka duvarından başlar throat bölgesinde tamamlanır.
Şartlandırma throat’da başlar ve foreheart çıkışında tamamlanır.
Şekil 2.1: Cam ergitme prosesinin aşamaları
Yine şekle göre her bir bölgede gerçekleşen işlemleri şöyle özetleyebiliriz:
18
A Bölgesi: Bir miktar harman hâlâ cam yüzeyinde yüzmektedir, bu nedenle harman
besleme işleminin etkisi henüz bitmiş değildir. Ergime reaksiyonları hızlı bir şekilde devam
etmektedir, bu reaksiyonlar muhtelif gazların açığa çıkmasına ve camdan uzaklaşmasına
neden olduğundan afinasyonun başladığını söyleyebiliriz.
B Bölgesi: Yüzen harman tabakası artık görülmeyip harman besleme tamamlanmıştır.
Fakat hâlen geriye kalan çözünmemiş ham madde parçacıklarının çözünmesi için ergime
işleminin bir müddet daha devam etmesi gerekmektedir. Buna rağmen ergitme havuzunda
geriye kalan en önemli iş, afinasyonun tamamlanmasıdır. Böylece ergimiş camdaki
habbelerin sayısı kabul edilebilir düşük bir seviyeye inerek camın kimyasal açıdan homojen
(her tarafta iyice karışmış olarak aynı kompozisyona sahip) duruma gelmesi sağlanır.
C Bölgesi: Bu bölgede artık cam ergimesini ve afinasyonunu tamamlamıştır ve
soğumaktadır (şartlanmaktadır.) fakat hâlen şekillendirme prosesi için çok sıcaktır.
D Bölgesi: Cam, şekillendirme aşamasına yaklaşırken şartlandırma bu noktada
gerçekten kritik bir hâl almaktadır. Sıcaklığın tam istendiği gibi olması ve sıcaklık
farklılıklarının görülmemesi gerekir.
Cam eldesi prosesi içerisinde geçen bazı yabancı terimlerin açıklamaları şöyledir:
Ergitme Havuzu: Fırında ham maddelerin ergitmek amacıyla ısıtıldıkları ve ergimiş
camın afine olduğu kısımdır. Throat’lu bir fırında bu bölge genellikle fırın bölme duvarının
olduğu bölgeye kadardır. Bir düz cam fırınında ise bu bölge gölge duvarına kadar uzanır.
Çalışma Havuzu: Fırında camın şartlandırılması ve dağıtılması amacı ile yapılmış bir
bölümdür.
Forehearth: Şekillendirme işleminden önce çalışma havuzundan gelen camın
şartlandırıldığı kısımdır. Genellikle derin olmayan bir kanal şeklindedir.
Doghouse: İçinden harmanın fırına verildiği kutuya benzer bir kısımdır. Açık veya
kapalı olabilir. Açık doghouse’larda harman verici fırından ayrıdır. Doghouse içindeki cam
yüzeyi atmosfere açıktır.
Fırın Bölme Duvarı: Fırının ergitme havuzu ile çalışma havuzu arasında bir köprü
veya seperasyon (ayırma) teşkil eden kısmıdır.
Throat: Bir cam fırınında ergitme havuzu ile çalışma havuzunu dipten birleştiren bir
kanaldır.
Fırın Arka Duvarı: Genellikle harmanın beslendiği arka duvardır.
Sıcak Nokta: Cam fırınında en yüksek sıcaklığın oluştuğu yerdir. Burada aynı
zamanda ergitme havuzundaki tüm cam akımları yüzeye doğru yükselir. Bu nokta yaklaşık
olarak fırın arka duvarından ileriye doğru ergitme havuzunun tam boyunun %70’i kadar bir
mesafede oluşur. Bu uzaklık fırın çekişi artıkça artar.
19
2.3.1. Ham maddeler ve Ergime Sıcaklıkları
Fırın içinde gerçekleşen ve cam eldesi olarak tanımlanan prosesleri temelde dört
başlık altında incelemiştik. Bunlar:
Harmanın fırına verilmesi (Harman besleme)
Harmanın dekompoze olması, reaksiyona girmesi ve oksitler hâlinde çözünmesi
(Ergime)
Habbelerin camdan uzaklaştırılması ve ayrı ayrı eriyiklerin birbiri ile karışması
Habbelerin ergimiş camdan uzaklaştırılması (Afinasyon)
Ergimiş camın karışması (Homojenizasyon)
Camın doğru bir şeklide çalışma sıcaklığına soğutulması (Şartlandırma)
Ergitme havuzunda ilk önce ham maddelere ısı transferi ve ham maddelerin ergimesi
söz konusudur.
Tablo 2.1’de temel cam türlerinin bileşenleri, oranları ve ergime sıcaklıkları
verilmiştir.
Cam Türü Oksit % Ham madde Kimyasal
Formül
Ergime
Sıcaklığı (O
C)
Soda-kireç-silis
Sodyum
Kalsiyum
Silisyum
15
10
75
Soda
Kalker
Kum
Na2CO3
CaCO3
SiO2
851
2500(1)
1725
Borosilikat
Sodyum
Bor oksit
Silisyum
4
12
84
Soda
Anhidrit borax
Kum
Na2CO3
Na2B4O7
SiO2
851
742
1725
Kurşun camı
Kurşun
Potasyum
Silisyum
30
10
60
Kırmızı kurşun
Potas
Kum
Pb3O4
K2CO3
SiO2
500(2)
891
1725
(1) 2500 OC’de ergiyen CaO, vermek üzere 880
OC’de bozunur.
(2) Dekompoze olur (bozunur).
Tablo 2.1: Temel cam türlerinin bileşenleri, oranları ve ergime sıcaklıkları
Tablodan da görüldüğü gibi bazı maddeler daha kolay ergir. Cam genellikle 1300 ve
1600 OC’ler arasında elde edilir. Tablo 2.2’de ise cam yapımı için kullanılabilecek diğer
oksitlere yer verilmiştir.
20
Fırın Sıcaklığının Altında Ergiyenler Fırın Sıcaklığının Üstünde Ergiyenler
Ham madde
Adı Formülü
Ergime
Sıcaklığı ( O
C )
Ham madde
Adı Formülü
Ergime
Sıcaklığı
( O
C )
Arsenik oksit As2O3 193(1)
Anhidrit CaSO4 1450
Sodyum nitrat NaNO3 308 Alçıtaşı CaSO4.2H2O 1450
(2)
Potasyum
nitrat KNO3 334
Demir oksit Fe2O3 1565
Antimuan
oksit Sb2O3 656
Barit BaSO4 1580
Tuz NaCl 808 Kalsine
alümina
Al2O3 2050
Kurşun
monosilikat PbSiO3 850
Alüminyum
hidrat
Al2O3.3H2O 2050(3)
Sodyum sülfat Na2SO4 884 Magnezyum
oksit
MgO 2500
Feldspat
K2O.Al2O3.6SiO2
veya
Na2O.Al2O3.6SiO2
1120
1235
Dolomit MgCO3.CaCO3 2500(4)
Nefelin syenit Na2O.Al2O3.2SiO2 1120-1235
(1) 193 OC’de süblime olur (katı bir maddenin sıvı hâle geçmeden direkt olarak buharlaşmasına
süblimasyon denir.).
(2) 163 OC’da suyunu kaybeder.
(3) 300 OC’da bozunur.
(4) 740 OC - 890
OC arasında CO2’ni kaybeder.
Tablo 2.2: Cam oksitlerinin ergime sıcaklıkları
Ergitme işlemi yalnızca ham maddeleri ergime sıcaklıklarının üzerine kadar ısıtmak
değildir. Isı transferi, karışma, fiziksel ergime ve kimyasal reaksiyonlar gibi işlemleri kapsar.
Dolayısıyla ergime işlemini başlıklar altında incelemek gerekir.
2.3.2. Isı Transferi
Bir cisim diğer bir cisimden daha sıcak ise ısı, sıcak olandan soğuk olana doğru geçer
(transfer olur.). Ayrıca iki cisim arasında transfer olan ısının miktarı, bu iki cisim arasındaki
sıcaklık farkına bağlıdır. Sıcaklık farkı büyüdükçe transfer edilen ısı miktarı da büyür. Şimdi
ısı transferinin hangi bölgelerde nasıl olduğunu inceleyelim.
Harmana ısı transferi; Fırın harman kümeciklerinden daha sıcak olduğu için
kümecikler ısınır. Doğal gaz veya fuel oil kullanılan fırınlarda ısı kaynağı
alevdir. Alev, harman ve ergimiş camın üstünde fırın kemerinin altındadır.
Alevin sıcaklığı, fırın üst yapısı, harman kümecikleri ve ergimiş camdan daha
fazladır. Bu nedenle ısı bu bölgelere radyasyon ve konveksiyon yolu ile iletilir.
Alevden ısı transferi esasta radyasyon yolu ile olur. Konveksiyonla ısı iletimi
21
ise sadece alev harmana değdiğinde meydana gelir. Benzer biçimde baca
gazlarının da sıcaklığı çevreden daha yüksek olduğu için ısı transferi yine aynı
yollarla gerçekleşir. Cam seviyesinin altında ısı harman kümelerinin alt tarafına
ergimiş camdan radyasyon, kondüksiyon ve konveksiyon yolu ile geçer.
Ergimiş cam üzerindeki harman örtüsünün ısıtılması oldukça güçtür çünkü
harman ısıyı iyi iletmez. Isı, sıcak noktanın bulunduğu yerde yüzeydeki sıcak ve
ince cam tabakasının ergimemiş harman örtüsünün altına doğru ilerlemesi
hâlinde daha kolay iletilebilir.
En özel, en pahalı camlar kapalı potalarda üretilir ve alev camla hiçbir suretle temas
etmez. Bu ısının, fırın odası içinden potaya buradan da cama transfer olduğu anlamına gelir.
Alevden cama direkt olarak radyasyon yolu ile ısı transferi söz konusu değildir. Pota
fırınlarının dışı, alev ve fırın üst yapısından radyasyon, alev ve baca gazlarından
kaynaklanan konveksiyon yolu ile ısınır. Sıcaklık farklılığına bağlı olarak ısı daha sonra
kondüksiyon yolu ile fırının iç tarafına transfer olur. Pota fırının kenarlarına yakın olan
potalar iç kısımlarda aleve yakından maruz kalan potalara kıyasla daha soğuktur.
Ergimiş cama ısı transferi; Pota fırınlarında pota duvarlarındaki ısı
kondüksiyonla transfer edilir. Sürekli tank fırınlarında ise durum biraz farklıdır
ve ısı cama iki yolla geçer:
Cam seviyesinin üstünden: Cama afinasyon bölgesinin üstündeki diğer
bir ifade ile fırında cam yüzeyinin harman adacıkları ve harman
köpüğünden arınmış kısmından iletilir. Bu kısım en az fırının ergitme
bölümünün uzunluğunun % 20 ile % 40’ı kadardır. Isı cama başta
radyasyon yolu ile olmak üzere cam yüzeyinden baca gazları ve üst
yapıdan iletilir. Bu arada ısı konveksiyon ve kondüksiyon yolları ile de
iletilir. Cam yüzeyinden giren ısı cam kütlesi içinde dâhili radyasyon,
kondüksiyon ve bir miktar konveksiyon yolu ile iletilir.
Direkt olarak cam kütlesinin (banyosunun) içinden: Camın elektrik
direnci sıcaklık artıkça azalır. Bu özellikten elektrik fırınlarında
yararlanılır. Elektrik fırınlarında karbon molibden ve kalay oksitten
yapılmış elektrotlar, ergimiş cama batmış durumdadır ve aralarından
kontrollü bir akım geçirilir. Joule ısıtma etkisini kullanan bu tip bir
ısıtmaya direk rezistanslı ısıtma denir. Evlerinizdeki elektrikli ısıtıcıya
benzer biçimde cam, ısıtıcının telinde olduğu gibi ısınır. Daha sonra ısı
bütün cam kütlesine radyasyon, kondüksiyon ve konveksiyon yolları ile
yayılır.
Bazı durumlarda bunların ikisinin kombinasyonu da söz konusu olabilir. Elektrik
takviyeli bir fırında her iki ısıtma metodunun kombinasyonu kullanılır.
Cam İçinde Isı Transferi; Cam içinde ısı transferinin büyük bir kısmı dahili
radyasyonla gerçekleşir. Bir kısmı ise kondüksiyon ve konveksiyonla iletilir.
Genellikle fırın içinde iki tip konveksiyon akımı olduğu kabul edilir. Fırın
genişliği boyunca enine ve fırın uzunluğu boyunca oluşan boyuna akımlar. Cam
22
yüzeyinde ise bu akımların her ikisi de sıcak noktadan daha soğuk bölgelere
doğru gerçekleşir.
Fırından üretim için alınan cam miktarı çekiş olarak tanımlanır. Dolayısıyla fırından
çekilen cam, fırın boyunca gelişen cam akımlarına neden olur. Çeşitli akımların yarattığı
fırın içi cam hareketleri çekiş akımı, fırın dizaynı, fırın boyunca var olan sıcaklık dağılımı
gibi faktörlerden etkilendikleri için oldukça karmaşık bir hâl alabilir. Enine akımlar, boyuna
akımları ve çekiş akımını etkilerler.
2.3.3. Cam Ergime Reaksiyonları
Cam endüstrisinde camın ergitilmesi ifadesi yanlış yönlendirici olabilir. Gerçekte cam
ham maddelerin birbirleri ile reaksiyona girmeleri ve birbirinin içinde çözünmeleri ile
meydana gelir. Bu ham maddelerin birbirleri ile nasıl reaksiyona girdikleri oldukça
karmaşıktır. Bazı reaksiyonlar düşük sıcaklıkta başlar fakat nihai cam oluşumu yüksek
sıcaklıklarda tamamlanır. Bu durumu, fırın içine yeni verilmiş bir harman kümesini ele
alarak açıklamaya çalışalım.
İlk önce fırın sıcaklığının harmanınkinden yüksek olması nedeni ile harman sıcaklığı
yükselmeye başlar. Sıcaklık yükselirken de aşağıda belirtilen reaksiyonlar meydana gelir:
Ham maddelerden serbest suyun (rutubet) buharlaşması
Ham maddelerin bozunması sonucu CO2, SO2, SO3, H2O (su buharı) gibi gazların
oluşarak ortamdan uzaklaşması
Tek tek ham maddelerin veya bunların kombinasyonunun ergimesi ve reaksiyona
girmesi sonucu sıvı fazların oluşumu
Ergimemiş harman taneciklerinden arınmış, homojen bir sıvı elde edilecek şekilde
geriye kalan katı taneciklerin sıvı faz içinde çözünmeleri
Bu arada meydana gelen iki olgu da dikkate alınmalıdır:
Na2O, K2O, B2O3, PbO ve SiF2 gibi maddeler ergitme için gerekli sıcaklıklarda
harman ergimiş camdan buharlaşarak uzaklaşırlar. Genellikle buharlaşan madde
miktarı azdır fakat fırının bir başka bölgesinde yoğunlaştıklarından sorun
yaratabilirler. Bazı cam türlerinde ise örneğin opal camlarda, buharlaşma ile
meydana gelen madde kaybı, özellikle cam yüzeyinde kompozisyon
değişikliğine yol açacak büyüklükte olabilir.
Camda harman reaksiyonlarında açığa çıkan gazların bir kısmının çözünmesinin
yanı sıra ergimiş camın üstündeki fırın atmosferinden küçük miktarlarda gazlar
da çözünür.
Sürekli cam fırınlarında sıcaklık o şekilde ayarlanır ki ergimeye başlayan
harman ergimiş camı oluştururken cam fırın içinde sıcaklığın daha yüksek olduğu ve
afinasyonun başladığı bölgeye doğru çekilir. Aynı zamanda cam yapımı belli bir oksidasyon
seviyesine ve bu seviyenin kararlı bir şekilde devamlılığının sağlanmasına bağlıdır. Cam
yapımında kullanılan elementlerin bir çoğununu birden fazla değerliği ( birden fazla
oksidasyon seviyesi) vardır. Bazı durumlarda değerlik farkı radyasyon yolu ile ısı iletimini
iki farklı oksidasyon seviyesi gösteren ferro ve feri de (+2 ve +3 değerlikli demir) olduğu
23
gibi etkiler. Camın oksidasyon seviyesindeki değişim cam eldesi prosesinin ergime ve
afinasyon aşamalarını etkiler. Oksidasyon seviyesini etkileyen faktörleri şöyle sıralayabiliriz:
Kullanılan ham maddeler
Yabancı maddelerin miktarı – örneğin karbon içeren maddeler (karbon
tanecikleri, kâğıt, plastik) ve ilave edildiği camdan farklı bir kompozisyona
veya renge sahipse cam kırığı
Ergimiş camın üstünde bulunan fırın atmosferi. İndirgen şartlarda elde edilmesi
gereken özel camlar dışında, etkin bir yanma olayının sağlanması için yeterli
düzeyde oksidan bir fırın atmosferi ile çalışma eğiliminde olunmalıdır.
2.3.4. Fiziksel Ergime
Ergime süresi, belli miktardaki bir harmanın sabit bir sıcaklıkta sıvı hâle geçebilmesi
için gereken süre olarak tanımlanabilir. Bu sıvı habbelerle dolu olabilir ancak ergimemiş
harman taneciği bulunmamalıdır. Bu süre genellikle harmandan arınma süresi olarak
isimlendirilir. Ergime hızını etkileyebilecek faktörleri şöyle sıralayabiliriz:
Cam kompozisyonu
Fırın sıcaklığı
Tane iriliği
Cam kırığı
Harman kompozisyonu ve harmanın homojenitesi
Harman besleme
Fırının şekli
Fırın ergitme alanı
Fırın cam derinliği ve cam rengi
Bubbler, baraj duvarı ve elektrik takviyesi
Cam endüstrisinde bir fırından ne şiddette cam çekildiğinin ölçüsü olarak bir indeks
kullanılır. Bu indeks aynı zamanda farklı cam fırınlarının performanslarını kıyaslamak amacı
ile de kullanılır. Bu indekse ergitme oranı veya ergitme hızı denir ve 24 saatte ton olarak
fırından çekilen cam miktarının ergitme havuzunun metre kare olarak yüzey alanına
bölünmesi ile hesaplanır. Diğer bir ifade ile hesaplanan, ergitme oranı = günde metrekare
başına ergitilen ton camdır (ton/m2).
2.4. Ergitme Fırınları
Camın ergitilmesi işleminin yapıldığı fırınları temel olarak iki başlık altında
inceleyebiliriz:
Kesikli fırınlar (pota ve günlük fırınlar)
Sürekli fırınlar (yandan ateşlemeli-arkadan beslemeli ve yandan beslemeli-
arkadan ateşlemeli fırınlar)
Pota Fırınları; dairesel veya dikdörtgen şeklinde 20’ye kadar pota içeren
fırınlardır.
24
Günümüzde pota fırınları, sadece çok küçük tonajlar ve çok pahalı ve çok özel teknik
camların yapımında kullanılır. Potalar şekil 2.2.’de görüldüğü gibi açık ya da kapalı
yapıdadır ve direkt olarak fırın tabanının üzerine otururlar veya bazen alttan sıcak gazların
geçmesi ve diplerini ısıtması için tuğlaların üzerine yerleştirilirler. Açık potalar tüm cam
yüzeyinin kullanılması veya ulaşılmasının gerektiği ve cam eldesi prosesini tamamlama
süresinin kısaltılmasının istendiği durumlarda kullanılır. Kapalı potalar, içlerinde
bulundurdukları camın fırın atmosferinden korunabilmesi amacı ile dizayn edilmişlerdir.
Fakat aynı zamanda hem çalışma hem de harman yükleme işlemi için kolayca erişilebilir
olmalıdırlar. Genellikle kurşun miktarının % 30 ve üzeri olduğu kurşun kristal camların
eldesinde kullanılırlar.
Şekil 2.2: Ergitme potaları
Günlük Fırınlar; belki de kullanılan en basit cam ergitme düzeneğidir.
Genellikle dikdörtgen biçimlidirler ve cam banyosunun derinliği 450-600 mm
civarındadır. Bunun üzerinde fuel oil veya motorin yakıt olarak kullanıldığı açık
alevli yanma odası bulunur. Günlük fırınların boyutu genellikle 10 m2’den
küçüktür ve 1-10 ton cam bulundurabilir. Dip kısımda fıska olarak alınamayan
100-150 mm’lik kısım için yeterli pay bırakıldıktan sonra bu tip fırınlar,
genellikle sekiz saat olan bir çalışma gününe yetecek kapasiteye sahiptirler.
Günlük fırınlar, tek bir potadan elde edilen cam miktarının üretim ihtiyacını
karşılamadığı veya camı ergitmek için istenilen sıcaklığın pota fırınında elde
edilemediği durumlarda kullanılır. Bu fırınlarda pota fırınlarında olduğu gibi
aynı yerden harman beslemesi ve cam alma işlemi yapılabilir. Pota fırını, pota
adı verilen ayrı ayrı kaplar içinde cam ergiten bir fırın tipidir. Bir günlük fırında
ise cam, refrakter bloklardan yapılmış ve fırın yapısının bütünleşik bir
bölümünü oluşturan bir haznede ergitilir. Şekil 2.3.’de bir günlük fırının boyuna
kesiti görülmektedir. Burada ısı geri kazanım sistemi yoktur bu yüzden iyi
izolasyon gerektirir. Ön karıştırılmalı bek ise yakıt ve yanma olayı için gerekli
tüm havanın birlikte geçirildiği bir bek tipidir. Bazen hem fuel oil hem de
motorin yakabilirler ve yine bazen yakma havası ön ısıtmaya tabi tutulabilir.
25
Şekil 2.3: Bir günlük fırının boyuna kesiti
Sürekli fırınlar; isminden de anlaşılacağı üzere sürekli günün 24 saati çalışırlar.
Genellikle iki tip sürekli fırından bahsedilir. Yandan ateşlemeli-arkadan
beslemeli ve yandan beslemeli-arkadan ateşlemeli fırınlar, ateşlemenin olduğu
yerde de ısı geri kazanım sistemi bulunur. Fırının bir ucundan çekilen ergimiş
camın çekiş hızına uyumlu olacak şekilde diğer uçtan ham maddeler, mekanik
yöntemlerle fırına yüklenir. Üretim makinelerinin değişikliklerden
etkilenmemesi için fırın içindeki cam seviyesinin sabit tutulması gerekir. Cam
seviyesi özel dedektörlerle ölçülür ve bu ölçüm sisteminin verileri cam
seviyesinin otomatik olarak kontrol altında tutacak sistemde kumanda eder.
Şekil 2.4.’te görülen düz cam ve sınai cam kap fırınları gibi sürekli fırınlar,
mekanik üretim metotları veya büyük miktarda camın sürekli ve sabit bir hızla
verilmesini gerektiren her tip çalışma şeklinde kullanım için çok uygundurlar.
Şekil 2.4.’deki çizimler şematik, belirtilen detaylar sadece tipiktir. Örneğin (a)
çiziminde açık, (b) çiziminde kapalı doghouselar gösterilmiştir. Bunlar yer
değiştirmiş de olabilirdi. Her iki örnekte de gösterilen port sayısı artırılabilir
veya azaltılabilirdi. Düz cam fırınları faaliyet gösteren tüm fırın tipleri içinde
sadece % 10’u oluştursalar da çekiş kapasiteleri açısından en büyük olan fırınlar
arasındadırlar. Düz cam fırınları ile diğer tipteki fırınlar arasında iki temel
farklılıktan söz edilebilir.
Düz cam fırınlarında throat bulunmaz.
Düz cam fırınları benzer kapasitedeki düz cam dışındaki diğer fırınlarla
karşılaştırıldıklarında daha uzundurlar.
Bir sürekli fırının kabaca bölümlerini yazacak olursak;
Doghouse,
Ergitme havuzu,
Throat (boğaz),
Çalışma havuzu,
Forehearth (kanal),
26
Spaout,
Isı geri kazanım sistemleridir.
Şekil 2.4: Sürekli çalışan fırınlar
Bazı sürekli fırınlarda üretim elle yapılır, fakat bu tarif gereği tonaj bazında fırın
çekişinin düşük olduğu anlamını taşır. Elle üretim yapıldığında seviye kontrolünün çok kritik
olmadığı anlaşıldığından, bu tip fırınlara bazen elle harman yüklenebilir. Camın işlenmesi ve
harmanın yüklenmesinin elle yapıldığı sürekli fırınların toplam kapasitesi, tüm sürekli
fırınların toplam kapasitesinin % 1’ini geçmez.
Fırınların anlatıldığı bu bölümde geçen terimlerin birçoğu sizler için yabancı kelimeler
olduğundan anlamakta güçlük çekebilirsiniz. Şimdi bu kelimelerin neleri ifade ettiklerine
bakalım.
Pota: Ergimiş camı muhafaza eden tek parçalı refrakter kaptır. Açık potada, cam
yüzeyi fırın atmosferine karşı korumalı değildir. Kapalı potada ise cam yüzeyi fırın
atmosferinden korunması için kapatılmıştır. Harmanın verilmesi ve şekillendirmek üzere
camın alınması için bırakılan açıklığa ise pota ağzı denir.
27
Günlük Tank Fırını: Periyodik ergitme yapmak ve genellikle her gün boşaltılmak
üzere dizayn edilmiş bir fırındır.
Sürekli Fırın: Çekilen camın yerine sürekli olarak harmanın beslendiği fırın tipidir.
Cam Seviyesi: Fırın içindeki cam yüzeyinin seviyesidir. Bazen metal hattı veya metal
çizgisi olarak da ifade edilir. Camın, fırın içinde yan yüzeyindeki refrakterlere değdiği hatta
‘flax hattı’ denir.
Kemer: Fırının üst kısmını teşkil eden bölümdür. Genellikle sürekli bir ark
biçimindedir.
Fırın Tabanı: Üzerinde cam bulunan ve fırının oturma yüzeyini oluşturan kısımdır
veya pota fırınlarında üzerinde potaların oturduğu yüzeydir.
Port: Fırında yakıt alev veya yakma havasının girdiği veya baca gazlarının çıkış
yaptığı açıklıktır.
Gölge Duvarı: Fırın bölme duvarının üzerine inşa edilen veya kemerden asılı durumda
bulunan, fonksiyonu ergitme havuzundan çalışma havuzuna fazla ısının geçişini engellemek
olan bir duvardır.
2.4.1. Yakıtlar ve Yanma
Bir ergitme fırınının ana ısı kaynağı fosil yakıtlardır. Bir fosil yakıt, havasız bir
ortamda organik maddelerin bozunması sonucu oluşur. Fosil yakıtlar üç formda bulunur.
Katı Fosil Yakıtlar: Kömür ve odun katı hâlde bulunan yakıtlardır.
Sıvı Fosil Yakıtlar: Petrol sıvı hâlde bulunan bir yakıttır.
Gaz Fosil Yakıtları: Doğal gaz, gaz formundadır.
Yakıtın yanması yanma olarak adlandırılır. Bir yakıt tamamıyla yandığı zaman,
yakıtın birim miktarı tarafından üretilen ısı miktarı kalorifik değer olarak adlandırılır. Bu,
yakıtın çok önemli bir özelliğidir. Yanma, ısı açığa çıkarmak üzere yakıtın, oksitleyici bir
ortamda reaksiyona girdiği kimyasal bir proses olarak tanımlanabilir. Endüstriyel proseslerde
kullanılan oksitleyici ortam, normal olarak havadaki oksijendir. Havanın, yaklaşık beşte biri
oksijendir. Yanma reaksiyonları ekzotermik reaksiyonlardır ve dolayısıyla reaksiyonların
oluşumu sonucunda ısı açığa çıkar. Ancak yanmaların tam olması için yani elde edilebilecek
ısı miktarının yüksek olması için yeterli miktarda oksijen bulunmalıdır.
Pratikte, yanmanın fırın odasında tamamlanmasını sağlamak için her zaman
gereğinden fazla hava kullanırız. Bu fazla hava miktarı aşırı hava olarak adlandırılır. Fakat
bir yakıtın maksimum verimde yanmasını sağlamak için aşırı hava doğru miktarda
kullanılmalıdır. Eğer çok az hava kullanılırsa yanma tamamlanmaz. Eğer çok fazla hava
kullanılırsa atık gaz hacmi artar ve alev sıcaklığı düşer. Her iki durumda da yakıt tüketiminin
artmasına neden olur.
2.4.2. Refrakterler
28
Fırınlar refrakter veya refrakter malzemelerden ve bunları bir arada tutan çelik yapıdan
oluşur. Bir refrakter, yüksek ısıya ve kimyasal etkilere dayanıklı bir malzeme olarak
tanımlanabilir. Bir fırın yapısındaki refrakter malzemeler terimi, yüksek sıcaklıklarda
mekanik olarak dayanıklı, aşınmalara karşı dirençli, cam ve fırın gazları ile temas hâlinde
iken kimyasal olarak kararlı malzemeleri veya bu malzemelerden hazırlanmış ürünleri ifade
eder.
Aynı zamanda, bu malzemeler ani sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan şoklara karşı
koyabilmelidir. Bazı uygulamalar için düşük ısıl ve elektrik iletkenliklerine de sahip olmaları
gerekir. Cam ergitme fırınlarında kullanılan refrakterler asidik, bazik ve nötr olarak üç
grupta toplanabilir.
2.4.3. Isı Geri Kazanım Sistemleri
Bir cam fırınının ısıl randımanı cama verilen ısının, fırına verilen toplam ısıya
bölümünden ortaya çıkan oran olarak tarif edilebilir. Bu oranın 100 ile çarpılması ile de
formül % ısıl randıman hâline gelir.
Yüzde ısıl randıman = Cama verilen ısı x 100 / Fırına verilen toplam ısı
Burada cama verilen ısı miktarı; camın fırını terk ettiği sırada sahip olduğu ısı miktarı
ile harmanın cama dönüşmesi için gereken ısı miktarının toplamıdır. Sahip olunan ısı
miktarının bir tarifi de camın fırını terk ettiği andaki kendinde depolamış olduğu ısı
miktarıdır. Bir fırının sıcaklığının sabit kalabilmesi için fırına giren ısı ile fırını terk eden
ısının birbirine eşit olması gerekir. Bu ifade şu şekilde genişletilebilir.
Yakıtın yanması ile oluşan ısı miktarı + yanma havasının sahip olduğu ısı miktarı +
yakıtın sahip olduğu ısı miktarı + harmanın sahip olduğu ısı miktarı = cama verilen ısı
miktarı + baca gazları ile kaybolan ısı miktarı + fırın yapısından kaybolan ısı miktarı
(deliklerden ve su soğutmalı bölgelerden olan ısı kayıpları dâhil)
Bu denklem bize ısı kayıplarının nereden ve ne miktarda meydana geldiğini
tanımlamamıza yardımcı olur. Mümkün olan yerlerde bu ısı kayıplarını azaltarak fırının ısıl
randımanını yükseltebiliriz. Ergitme işlemi sırasında cereyan eden her türlü ısı kaybı ısıl
randımanı azaltır ve doğal olarak bir maliyet getirir. Bu da neden ısı geri kazanım
sistemlerine ihtiyaç duyduğumuzun temel nedenlerinden biridir. Bir diğer neden de ısı
gerinim kazanım sistemleri olmaksızın pek çok modern cam yapım operasyonunda
gereksinim duyulan yüksek fırın sıcaklıklarının elde edilemeyişidir.
Bir cam fırınında yakılan her birim yakıttan elde edilen enerjinin kullanım yerlerine
göre dağılımı şu şekilde özetlenebilir:
Enerjinin önemli bir bölümü ham maddeleri ergitmeye ve camın sıcaklığını
artırmaya harcanır.
Bir kısmı, eğer yakıt tam olarak yanmamışsa fırın atık gazları içinde kimyasal
formunda saklı kalır.
29
Bir kısmı, fırını cam sıcaklığında veya camdan daha yüksek sıcaklıkta tutmaya
harcanır ve fırını yapısal ısı kayıpları şeklinde terk eder.
Bir kısmı, fırın yanma odasını yüksek sıcaklıktaki yanma ürünleri şeklinde terk
eder.
Bir kısmı da radyasyon ve fırındaki diğer açıklıklar aracılığı ile fırını terk eder.
Herhangi bir yakıtın yanma prosesini verimli kılmak için amaç 1. maddede belirtilen
kullanımı maksimize ederken 4. maddedeki kullanımı minimize etmektir. Bir fırın ne kadar
iyi dizayn edilirse edilsin veya iyi çalıştırılırsa çalıştırılsın buradaki enerji kullanımı, toplam
enerji girdisinin önemli bir kısmını oluşturur. Bu nedenle, bir çeşit ısı geri kazanım sistemi
kullanılarak bu ısıyı etkin bir biçimde değerlendirmek önemli bir husustur. Atık gazlardan
geri kazanılan ısı iki şekilde tekrar kullanılabilir:
Fırına geri döndürülebilir.
Fırından bağımsız bir fonksiyon için kullanılabilir.
İlk metotta ısı fırına birkaç yolla geri döndürülebilir. Bunlardan en çok bilineni yakma
havasının ön ısıtılmasıdır. İkinci metot cam fırınının randımanını artırmaz, fakat cam
fabrikasının ısıl randımanını artırır. Buna göre ısı buhar üretiminde de kullanılabilir ki bu da
fabrika içini ısıtma, yakıt tanklarını ve devrelerini ısıtma, su ısıtma veya eğer eldeki miktar
yeterince büyükse elektrik enerjisi veya kompresör havası elde etmede kullanılabilir. Bazı
fırınlarda ısı geri kazanımında 1. yol tercih edilirken bazılarında da her iki metot birden
kullanılabilir.
Isı eşanjörleri denilen muhtelif ekipmanlar ısının geri kazanımı amacı ile kullanılırlar.
Bu ekipmanlar genellikle aşağıda belirtilen sınıflardan birine girerler:
Reküperatörler (yakma havasının ön ısıtılması),
Rejeneratörler,
Atık ısı kazanları veya su ısıtıcıları,
Malzemenin ön ısıtılması. Cam fırınları için bu harmanın ön ısıtılması anlamına
gelir.
Sürekli bir cam ergitme fırınında ısıyı geri kazanmak amacı ile genellikle bir
rejeneratör veya nadiren de bir reküperatör kullanılır. Atık ısı aynı zamanda bir atık ısı
kazanını da besleyebilir. Günlük tank fırınlarında enerjinin yüksek maliyetinden dolayı
küçük metalik reküperatörlerin kullanılması yolunda bir eğilim varsa da bunlarda genellikle
herhangi bir formda ısı geri kazanım sistemi kullanılamaz. Pota fırınlarda ise çoğunlukla
reküperatör kullanılır.
Isının sürekli olarak sıcak gazlardan, soğuk havaya transfer olduğu prosese
‘reküperasyon’ prosesi, sıcak gazların ısılarını ısı absorplayabilen – genellikle refrakter
tuğlalara – verdiği ve ısının buradan soğuk yanma havası tarafından alındığı prosese
‘rejenerasyon’ prosesi denir. Bu iki sistem arasındaki temel farklılık şudur; reküperasyon
yakma havası ve baca gazlarının geri dönüşsüz olarak sürekli akışı ile gerçekleşirken
rejenerasyonda, baca gazları ve yakma havası prosesin devamlılığını sağlamak üzere
dönüşümlü olarak geçer.
30
2.4.4. Fırın Tasarımı
Fırın tasarımı yaparken önce aşağıdakilere benzer sorulara yanıt aranmalı ve fırınımızı
bu yanıtlara göre seçmeliyiz.
Ne tür cam üretilecek?
Hangi renk cam üretilecek?
Fırın cam çekişi ne olacak (kg/saat, ton/gün)?
Şekillendirme için kaç makine kullanılacak?
Üretim çeşidi ne olacak?
Fırın ömrü ne kadar planlanıyor?
Ne tür refrakterler kullanılacak?
Yakıt olarak ne kullanılacak?
Fırın çeşidi ne olacak? (harman besleme şekli, rejeneratörlü mü ya da
reküperatörlü mü)
Piyasa koşulları nasıl?
Bu fırın için ne kadar finansman ayrılmış? vb.
Bu sorular ya da benzerleri ile fırın tasarımı oluşturulup proje çizildikten sonra üretimi
yapılarak fabrikaya yerleştirilir.
Genelde fırınlarda cam derinliği 1-1,5 m arasındadır. Fırınların en zayıf noktası
refrakterlerdir. Bu bakımdan tabanın yeterince soğuk olabilmesi için belirtilen derinliklerde
çalışılmalıdır. Aslında 0,1-0,2 m cam derinliği ile daha iyi cam elde edilebilir. Bu tür
fırınlarda iyi bir ısı dağılımı ve akış kontrolü sağlanabilir. Ancak cam derinliği bu kadar az
olan fırınlar için refrakter bulunamayacağından tabanın yüksek sıcaklıklara dayanıklı
Volfram, Platin gibi pahalı metallerden yapılması gerekmektedir. Eritme bölgesinde cam
üretmek için yakılan yakıttan açığa çıkan ve fırını terk eden yüksek sıcaklıktaki yanma
gazlarının ısısından faydalanmak üzere fırınlara reküperatör veya rejeneratörler ilave
edilmiştir.
Rejeneratörler iki adet ve refrakter dolgu malzemeleridir. Reküperatörler ise tek olarak
ve ısı eşanjörü esasına göre fırına konmuşlardır. Reküperatörler daha iyi olmasına rağmen,
yüksek sıcaklıklarda çalışıldığından malzeme açısından uygulanması zordur. Refrakterlerin
yoğunluk, gözeneklilik ve geçirgenlik gibi özellikleri vardır. Refrakterlerde görülen sorunlar
kimyasal ve mekanik sorunlardır. Gereken yüksek sıcaklık nedeniyle refrakterlerin kesiti
boyunca bir ısıl gradyan oluşur. Bunun aşırı olması durumunda refrakterlerde gerilimler
meydana gelecek ve refrakterlerin çatlamasına sebep olacaktır. Isı kaybını önlemek ve
yüksek eğimli ısıl gradyanı azaltmak için düşük iletim kat sayılı izolasyon refrakterleri
kullanılır. Fırının iç kısmında sıcaklıkların yüksek olması durumunda korozyon, refrakter
yüzeylerinde önemli bir sorun hâline gelebilir. Fırında karşılaşılan sıcaklıklar fırın içinde
1600°C, fırın tabanında ise 1200-1300°C civarındadır. Rejeneratörlerin üst kısmında
sıcaklıklar 1400°C, alt kısmında ise 500-600°C civarındadır. Belirtilen sıcaklık koşullarında
fırındaki kritik noktalar şunlardır; kemer, üst yapı, cam seviyesi, por açıkları, rejenaratör
kemeri, üst ve bir ölçü de alt çekerler.
31
Alevin ısı iletimi göz önüne alındığında, alevden cama, kemere ve fırın üst yan
yapısına radyasyon ve konveksiyon yolu ile ısı iletimi olmaktadır. Radyasyonla ısı iletimi
yüzeylerin sıcaklıklarının dördüncü kuvvetleri farkının emisivitesi ile çarpımına,
konveksiyon ile ısı iletimi ise alev hızı ile yüzeylerin sıcaklıklarının farkına bağlıdır. Fırında
ise ısı iletimi iyi bir alev ile %90 radyasyon ve % 10 konveksiyonla, kötü bir alevle %50
radyasyon %50 konveksiyon yoluyla olur. Kemer sıcaklığı 1600° C civarındadır. Cam, alev
radyasyonu ile ısınmaktadır. Geniş bir port ve iyi işletme şartlan ile elde edilen ideal bir
yatık alev profili ile cama ısı iletiminin tümü alevden olur.
2.4.5. Ölçü ve Kontrol
Cam üretiminde başarılı olabilmek için tüm aşamaların kontrol altında tutulması
gerekmektedir. Kontrolün amacı, operasyonun herhangi bir bölümünün hedeflenen
standardın dışına çıkmasını engellemektir. Bu da elle (manüel) ya da otomatik olarak çeşitli
yollarla gerçekleştirilebilir.
Herhangi bir prosesin kontrol altında tutulmasında ilk şart; proses değişkenlerinin
(sıcaklık veya akış gibi) ölçülmesi ve bunların olması gereken değerlerle karşılaştırılmasıdır.
Ölçülen değerler ile olması gereken değerler birbiri ile çakışmadığında, durumu düzeltmek
için harekete geçmek gerekmektedir.
Tablo 2.3.’te cam üretimi esnasında kontrol uygulanan bölgeler ve bunları kontrol
altında tutmak için belli başlı test yöntemleri belirtilmektedir.
32
KONTROL
BÖLGESİ KONTROL EDİLEN UNSUR KONTROL YÖNTEMİ
Ham maddeler Ham maddelerin kalitesi Fiziksel ve kimyasal kompozisyon
kontrolleri
Harman karıştırma
ve nakli
Ham madde tartım,
Harman nakli
Doğru oranlarda ergitme ve
afinasyon maddeleri de dâhil
olacak şekilde harman
kompozisyonu
Tartımların ve kantarların düzenli
kontrolü. Cam kompozisyonu, dansitesi,
Littleton yumuşama noktası ve
homojenitenin düzenli olarak tespiti.
Habbecik sayımı, cam dansitesi ve
homojenite
Cam kompozisyonu, dansitesi, rengi,
Littleton yumuşama noktası ve habbecik
sayımı
Fırın
Fırın sıcaklığı
Harman besleme
Cam seviyesi
Habbecik ve taş sayımı, homojenite
Habbecik ve taş sayımı, homojenite
Cihaz ve gözle kontrol. Şekillendirme
makinelerine sürekli ve doğru miktarda
cam beslenmesi
Şartlandırma Cam sıcaklığı/viskozite Gözle kontrol ve cam sıcaklığının
ölçümü, şekillendirme hatalarının analizi
Şekillendirme
makinelerine cam
besleme
Cam kütlesi Ürünlerin tartımı veya cidar
kalınlıklarının ölçümü
Şekillendirme
Üretim prosesi Üretim randımanları, ürün kalite
kontrolü ve şekillendirme hatalarının
analizi
Tavlama Tavlama prosesi Gerilim ölçme diskleri veya cihazları ile
görsel kontrol
Tablo 2.3: Cam üretim prosesinde kontrol aşamaları
33
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup camın ergitme işleminin, ergitme fırınlarının
araştırmasını yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Cam üretim aşamalarını araştırınız.
Harman besleme yöntemlerini
araştırınız.
Camın ergitilmesi işlemlerini araştırınız.
Ergitme fırınlarının çalışma sistemlerini
ve yapılarını araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Cam üretiminde hangi aşamalar yer
almaktadır araştırınız.
Harman nedir ve cam ergitme fırınlarına
harman besleme hangi metotlarla
yapılmaktadır araştırınız.
Cam harmanında kullanılan ham
maddelerin ergime sıcaklıklarını
araştırınız.
Cam ergitme fırınlarında ısı transferi
hangi yollarla gerçekleşmektedir
araştırınız.
Camın ergitilmesi esnasında gerçekleşen
kimyasal reaksiyonları ve fiziksel
ergimeyi araştırınız.
Cam ergitme fırınlarını araştırınız.
Cam ergitme fırınlarında kullanılan
yakıtları ve yanma olayını araştırınız.
Cam ergitme fırınlarının tasarımlarının
nasıl yapıldığını araştırınız.
Cam üretim prosesindeki kontrol
noktalarını araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde yapılmış
tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
34
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. “Habbelerin ergimiş camdan uzaklaştırılması işlemidir.” tanımı aşağıdaki cam eldesi
proseslerinden hangi aşamayı tarif etmektedir?
A) Harman besleme
B) Homojenizasyon
C) Afinasyon
D) Şartlandırma
2. Günlük cam ergitme fırınlarının bir çevriminde harman besleme ve ergitme için
ortalama ne kadar süre harcanır?
A) 1-2 gün
B) 4-5 saat
C) 7-8 saat
D) 10-12 saat
3. Bir cam fırınında ergitme havuzu ile çalışma havuzunu dipten birleştiren kanala
verilen isim aşağıdakilerden hangisidir?
A) Forehearth
B) Throat
C) Doghouse
D) Port
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. Harman besleme ………………….’da başlar ve ergitme havuzunun ortasına
gelmeden önce tamamlanır.
5. Ergimiş camın karışması işlemine ………………………. denir.
6. Pota fırınlarında pota duvarlarındaki ısı ……………………. ergimiş cama transfer
edilir.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen bilgiler
doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Afinasyon doghouse’da başlar ve throat bölgesinde tamamlanır.
8. ( ) Düz cam fırınlarında throat bulunmaz.
9. ( ) Periyodik ergitme yapmak ve genellikle her gün boşaltılmak üzere dizayn edilmiş
fırınlara pota fırınları denir.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
35
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
36
ÖĞRENME FAALİYETİ–3
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; camın
afinasyonunu, nasıl gerçekleştiğini ve önemini açıklayabileceksiniz.
Camın afinasyonu ne demektir araştırınız.
Afinasyon için kullanılan ham maddeleri araştırınız.
Afinasyon basamaklarını araştırınız. Bulduğunuz sonuçları dosya hâline
getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
3. CAMIN AFİNASYONU
Harmanın reaksiyona girmesi ve ergimiş camın oluşması için, sıcaklığın yeterli
yüksekliğe çıkarılması gerekir. Reaksiyonlar sonucu oluşan gazlar, ergimiş camın içinde
yükselir ve cam yüzeyini terk eder. Cam, mamul hâline getirilme aşamasında,
şekillendirilebilmesi için gereken sıcaklığa soğutulur. Camın içinde, kabarcık şeklinde
herhangi bir gaz kalmasına genelde “habbe” denir.
Afinasyon, cam hazırlama prosesinin ergime aşamasında camın gaz kabacıklarından
temizlenmesi ve kimyasal açıdan homojen hâle gelmesidir. Geleneksel olarak afinasyon;
habbelerin uzaklaştırılmasıdır, ancak günümüzde bir fırının afinasyon ve homojenleştirme
bölgeleri çoğunlukla ayırt edilerek afinasyon bölgesinde konveksiyon akımlarını
güçlendirecek yeni teknikler kullanılmaktadır.
3.1. Habbelerin Giderilmesi
Öncelikli olarak habbenin ne olduğu kavranmalıdır. Habbelerin gaz içerdiğini
biliyoruz, ancak bu gazların neler olduğu ve nerelerden geldiği bilinmelidir.
Habbeler, harman tanecikleri arasındaki havadan, harman reaksiyonlarından, ham
madde ayrışmasından kaynaklanır ve çeşitli reaksiyonlardan çıkan gazları içerir. Örneğin;
Karbonatlar, karbondioksit (CO2) verir.
Sülfatlar, kükürt trioksit (SO3) ya da kükürt dioksit (SO2) ve oksijen (O2) verir.
Sülfürler, oksitlendikleri zaman kükürt dioksit (SO2) verir.
AMAÇ
ARAŞTIRMA
ÖĞRENME FAALİYETİ-3
37
Nitratlar, azot dioksit (NO2) ya da azot monoksit (NO) ve oksijen (O2) verir.
Hidroksit ve hidratlar, su buharı (H2O) verir.
Böylece habbeler, çeşitli yüzdelerde CO2, SO2, SO3, NO, NO2, H2O, N2 ve O2 içerirler.
Normalde CO2 en yüksek yüzdeye sahiptir. Çünkü karbonatlar, en çok kullanılan gaz çıkarıcı
harman maddeleridir. Başka kaynaklardan gelen NO2 ve H2 içeren gaz habbeleri de vardır,
bunlar hava habbeleridir. Hava, fırının içine harman tanecikleri arasında girer ve ergimiş
cam tarafından hapsedilir. Ya da bubbler (bublır) sistemleri vasıtasıyla ergitilmiş camın içine
enjekte edilir.
Afinasyon iki yolla hızlandırılabilir. Bunlar:
Fiziksel yollar; sıcaklık artırma, elektrik boosting, fırın baraj duvarı, bubbler,
throat(turot)’un aşağıya alınması, sıcak noktanın etkinliğinin artırılması vb.
Kimyasal yollar; afinasyon maddelerinin harmana katılması
Fiziksel yollar içerisinde en çok kullanılan sıcaklık artırmadır. Isı tatbiki, cam yapımı
prosesinin itici gücüdür. Isı, gaz habbeleri ile dolu ergimiş bir cam oluşturmak üzere ergime
işlemini başlatır. Isı ilavesine devam edildiğinde sıcaklık yükselir. Sıcaklığın artırılmasının
başlıca etkileri şunlardır:
Camı daha az viskoz yapar. Yani akışkanlık kazandırır.
Konveksiyon akımlarını kuvvetlendirir.
İçlerindeki gazın genleşmesi nedeni ile gaz habbelerinin büyüklüğünü artırır.
“Camın içinde yükselen bir habbenin hızını neler belirler?“ sorusunu ise şöyle
cevaplayabiliriz:
Habbe büyüklüğünün artması, habbe yükselme hızını artırır.
Cam viskozitesinin düşmesi, habbelerin yükselme hızını artırır.
Cam yoğunluğunun değişmesi aynı şekilde habbelerin yükselme hızını etkiler, ancak
bu etkinin boyutu çok daha küçüktür ve yoğunluğun artması yükselme hızını artırır. Gaz
habbelerinin büyüklüğünü artırıcı ya da cam viskozitesini düşürücü herhangi bir etken,
habbelerin cam yüzeyine çıkma hızını artırır. Sıcaklığın yükselmesi, camın afinasyonuna ya
da habbelerin uzaklaşmasına yardımcı olur. Farklı viskozitelere sahip farklı cam
kompozisyonları için, farklı süre/sıcaklık programlarına ihtiyaç duyulur.
Isı tatbikinin yanı sıra afinasyonu sağlamak üzere arıtma (afinasyon) maddeleri de
harmana katılır. Bu ham maddeleri şu şekilde sıralayabiliriz:
Yüksek fırın cürufu
Boraks Na2B4O7.10H2O
Boraks anhidrit Na2B4O7
Borik asit B2O3
Arsenik oksit As2O3
Antimon oksit Sb2O3
Sodyum klorür NaCl
38
Kriyolit Na3AlF6
Florspar CaF2
Sodyum florür NaF
Sodyum silika florür Na2SiF6
Sodyum sülfat Na2SO4
Demir sülfat FeSO4
Cips ( alçıtaşı) CaSO4.2H2O
Anhidrit kalsiyum sülfat CaSO4
Baryum sülfat BaSO4
Amonyum sülfat (NH4)2SO4
Potasyum nitrat KNO3
Sodyum nitrat NaNO3
Listede bulunan maddelerin bazıları afinasyonun yanı sıra ergimeye de yardımcı
olurlar. Bu maddelerin seçiminde fiyatı, bulunabilirliği, genel cam kompozisyonu ve nakil
problemi gibi faktörler dikkate alınır. Bu maddeler zaman zaman ekonomik, kimyasal ve
çevre faktörlerinin etkisi ile değiştirilebilir.
Arıtma maddelerinin başlıca üç etkisi vardır:
Gaz çıkarma reaksiyonlarını etkiler.
Camın fiziksel özelliklerinde değiştirir.
Gazların camda çözünmesini sağlar.
Afinasyon, yalnızca ısı ilavesi ve sıcaklık yükselmesi yolu ile yapılan arıtma işlemi
değildir. Aynı zamanda sıcaklığın düşmeye geçmesi ile de devam eder. Afinasyon
aşamasının sonlarına doğru gaz habbeleri hâlâ yüzeye doğru çıkarak dışarı atılırlar. Ancak,
sıcaklık düşmesi sürekli olduğundan habbelerin çıkma hızı düşer. Bunun nedeni, cam
viskozitesinin yükselmesi ve habbelerin küçülmesidir. Bu her iki değişim de yüzeye
yükselen habbelerin hızını yavaşlatır.
Özet olarak afinasyon hızını artırmak için, camın sıcaklığı yükseltilerek, viskozitesi
düşürülür. Sürekli fırınlarda cam, fırının arıtma bölgesine hareket ettiği zaman başlar. Pota
fırınlarında ise fırının tamamının sıcaklığı yükseltilir.
3.2. Camın Homojenleştirilmesi
Camda kimyasal homojenizasyona ihtiyaç duyulur. Çünkü ergime bölgesinden
ileri doğru hareket eden cam akımları farklı yollar izlerler. Bu akımların kompozisyonları
birbirinden az miktarda farklı olabildiği gibi buna bağlı olarak özelliklerinde de farklılıklar
olabilir. İyi ve kaliteli cam yapımı için bu akımların çok iyi karıştırılması diğer bir deyişle
camın homojenize edilmesi gerekir. Homojenizasyon prosesi dört başlık altında
incelenebilir.
Isının etkisi: Habbelerin uzaklaştırılmasında yüksek sıcaklığın önemi şöyle
açıklanabilir:
39
Camın düşük viskozitede olması, habbelerin ergimiş camdan daha çabuk
uzaklaşmasına imkân sağlar.
Birçok afinasyon maddesi, sadece yüksek sıcaklıkta tam etki gösterir.
Habbe, içindeki gaz genleştiği için büyür ve bu nedenle daha hızlı
yükselir.
Bunlar homojenizasyon açısından da önemlidir. Habbeler yüzeye lokal olarak
çıktıklarından camı karıştırırlar yada hareketlendirirler. Dolayısı ile habbelerin yüzeye daha
çabuk yükselmesi, karışmanın daha da hızlanmasında etkili olur.
Camın konveksiyon akımları ile karşılaşması: Konveksiyon akımları, prosesin
afinasyon bölgesinde, özellikle sıcak nokta ile fırın bölme duvarı arasında çok
önemlidir. Konveksiyon akımlarının etkisi iki yönlüdür:
Fırının tabana yakın bölümlerindeki cam sıcaklığını yükseltir. Bu,
viskoziteyi daha çok düşürür, gaz habbelerinin genleşmesini ve daha
süratle yüzeye çıkmalarını sağlar. Böylece afinasyon prosesini destekler
ve homojenizasyon prosesine yardımcı olur.
Camın homojenizasyonunu temin eden fiziksel karıştırma etkisine neden
olurlar.
Takviye edilen konveksiyon akımları ile karışma: Konveksiyon akımlarını sıcak
nokta ya da civarında kuvvetlendirmek için yaygın olarak kullanılan üç metot
önem sırasına göre şöyledir:
Baraj duvarı
Bubbler (Yapay olarak gaz kabarcıkları, habbe çıkaran sistem)
Elektrik takviyesi
Baraj duvarı, ergimiş cam yüzeyinin altına refrakterden yapılmış bir engeldir. Cam,
throat’a doğru yol alırken yolu üzerindeki baraj duvarını aşmaya zorlanır. Baraj duvarları
genelde, fırın genişliğinin tamamını kat edecek şekilde inşa edilir ve sıcak noktaya yakın
konumlandırılır. Yaygın uygulanan yükseklikleri, cam derinliğinin üçte birini aşmamaları
şeklindedir.
Bubbler metodunda cam akımları, fırın tabanına yerleştirilmiş memelerden
(nozullardan) basınçlı hava ya da azot gazı üflenmesi ile desteklenir. Gaz, cam banyosu içine
verildiğinde cam yüzeyine doğru yükselirken sürekli genişleyen habbeler hâline gelir. Bu
uygulama da sıcak noktadan yapılır. Nozul hatları fırın genişliğini kat edecek şekilde bir ya
da daha fazla sıra hâlinde yerleştirilir. Bu sistemin baraj duvarına karşı avantajı, basınçlı
hava veya gaz debisinin ayarlanması ile yaratılacak etkinin değiştirilebilmesidir. Bubbler’lar,
renkli cam üreten fırınlarda özellikle yeşil camın ergitilmesinde, ısı transferinin zayıf
olmasına bağlı olarak, cam banyosunun alt katmanlarının daha düşük sıcaklıkta olduğu
durumlarda faydalıdırlar. Bubbler’lar alt katmanların ısınmasını sağlayan konveksiyon
akımlarını artırırlar. Bu yöntem sıcaklıkta artış sağladığı gibi aynı zamanda özellikle renkli
cam üretiminde ortaya çıkma olasılığı bulunan damarların ve taşların giderilmesine yardımcı
olur.
40
Elektrik takviyesinde iki tip düzen vardır. Bunlardan biri sıcak noktayı besleyen diğeri
ise bunu yapmanın yanı sıra, harman örtüsünün altını ısıtan elektrik akımı donanımlarıdır.
Birinci tipte, iki ya da daha fazla sayıda elektrot, sıcak noktada veya termal bariyerde camın
içine yan duvar bloklarından ya da fırın tabanından sokulur. Daha yaygın olan uygulama ise
yan ve taban elektrotlarının bir kombinasyonudur. Akımlar camın içinden geçerken, cam
ısınır ve dansite farklılıkları nedeni ile yüzeye doğru yükselir. Sıcak noktadaki elektrotlar
doğal konveksiyon akımlarını destekler. Bu tip donanım, elektrik kullanımını gerektirir ki bu
da donanım kadar işletme masraflarını da gündeme getirir. Çünkü fırına ekstra ısıtma
uygulanmaktadır, ancak burada verilen örnekte fırında daha fazla cam ergiyecektir. Elektrik
pahalı bir enerji şeklidir, diğer taraftan elektrik takviyesi kullanılması hâlinde, ısının tamamı,
camın içine nüfuz edebileceğinden daha verimli sonuçlar alınabilir. Elde edilebilecek ekstra
çekiş miktarı, soda-kireç-silis camı için yaklaşık her 650 kilowatt- saat enerji için bir tondur.
Gaz çıkışı ile karışma: Camın ergitilmesi esnasında kimyasal reaksiyonlarla
açığa çıkan gazların cam içinden yükselmesinin yarattığı fiziksel etki, karıştırma
ve harekete geçirme niteliğindedir. Ancak bu etkinin boyutu, elektrik takviyesi
ve bubbling ile yaratılan konveksiyon akımlarının etkisi yanında daha küçüktür.
Throat’un Görevi: Throat, afinasyona yardımcı olan iki amaca hizmet eder. Birincisi
enine kesit alanı fırın alanından çok daha küçük olduğundan, ergitme havuzundan gelen cam
akımlarını çalışma havuzuna doğru geçerken birbirine yaklaşmaya zorlar. Throat öncesinde
cam akımlarının yaklaşarak birbirlerini sıkıştırmaları homojenizasyon olayına yardımcı olur.
Throat’tan geçiş hızı nedeni ile throat’da hiç ya da çok az karışma meydana gelir.
Throat’un ikinci fonksiyonu habbelerin uzaklaştırılmasına yardımcı olmaktır.
Habbesiz cam çekebilmek için, düz cam fırınında yüzer engeller (floter’lar), cam kap,
borosilikat ve cam elyaf fırınlarında throat (fırın tabanında geçit) kullanılır. Fırının daha alt
seviyelerindeki bölgelerden çekiş yapıldığı için cam habbelerden arınmış olmalıdır.
Bir cam fırınında throat’un konumu hususunda sınırlayıcı etken, throat’a giren camın
sıcaklığıdır. Bu ise cam kompozisyonuna, cam rengine, ergime havuzundaki cam derinliğine,
fırın izolasyonunun yeterliliğine ve fırından çekilen cam miktarına bağlıdır. Genel bir ifade
ile fırındaki cam sıcaklığı ne kadar yüksek ise throat’un pozisyonu, fırın içinde o kadar aşağı
konumda olabilirler.
3.3. Pota ve Günlük Fırınlarda Afinasyon
Sürekli cam fırınlarında zaman-sıcaklık ilişkisi, fırın çekişi ve fırın boyunca oluşmuş
olan sıcaklık profili ile tayin edilir. Bunun nedeni camın hareket hâlinde olmasıdır. Pota
fırınında ve günlük fırınlarda ise sıcaklık-zaman ilişkisi bu yöntemle belirlenemez. Çünkü
cam, bu tip fırınlarda hareketsizdir. Bu nedenle doğru bir zaman-sıcaklık ilişkisinin
sağlanabilmesinde ya da sıcaklığın zamanla değişiminin tayinin de kullanılan yöntem pota ya
da günlük fırının sıcaklığını yükseltmek veya düşürmektir. Pota fırınındaki afinasyon işlemi
de, aynen sürekli bir fırından cam çekişi ile sağlanan sıcaklık çevrimlerine bağlı olarak
gerçekleşir. Konveksiyon akımları oluşur ve afinasyon maddelerinden kaynaklanan gaz
çıkışları meydana gelir. Bu gazlar yine ergimiş cam, afinasyon sıcaklığından çalışma
41
sıcaklığına soğurken cam eriyiği içinde çözünür. Eğer pota fırını çok potalı ve bütün potalar
aynı zaman periyodunda değil ise fırın aynı sıcaklıkta muhafaza edilir ve pota sıcaklıkları
pota kapakları açılarak ya da kapanarak ayarlanır. Bu işlem, kapalı pota kullanan fırınlar için
geçerlidir. Tek potalı fırınlarda genellikle potalar ve elektrikli ısıtma kullanılır.
Bu ergitme yöntemine kurşunlu cam endüstrisinde “Bir Gecelik Ergitme” adı verilir.
Bu yöntem, şarjın tamamlanması, ergime/afinasyon süresi ve çalışma çevrimini yarıya
indirir. Çünkü potanın içindeki sıcaklık daha yüksek seviyeye çıkarılabilir, bu da ergime ve
afinasyon süresini kısaltır.
Pota fırını kullanan cam yapımcıları normal afinasyon işleminin desteklenmesine
gerek duyarlar, ya da inhomojeniteyle karşılaşırsa diğer bazı tedbirlere başvururlar. Ergimiş
cama patates, şalgam gibi kök maddelerinin atılması buna örnek verilebilir. Bu maddelerin
içindeki nem, bir buhar dengeleyicisi gibi hareket ederek, camda çok kuvvetli bir karıştırma
ya da konveksiyona sebep olurlar. Buhar kabarcıkları, harman reaksiyonlarından çıkan daha
küçük habbeleri toplar ve onları yüzeye taşırlar. Buhar kabarcıkları aynı zamanda karıştırma
işlemi ile kimyasal homojenleşmeyi de sağlarlar. Asırlardan beri kullanılan bu teknik
modern tank fırınlarında kullanılan bubbling sistemlerinin öncülüğünü yapmıştır.
Sıvı ya da gaz yakıtlı fırınlarda açık potaların kullanılması özellikle birden fazla potası
bulunan fırınlarda dikkat gerektiren bir husustur. Pota sıcaklığının ayarlanmasında pota
kapağının açılıp kapanması ve hava sızıntıları nedeni ile yakıt israf edilebilir. Bu nedenle,
sıvı ya da gaz yakıtlı çok potalı fırınlarda genellikle kapalı potalar kullanılır.
42
UYGULAMA FAALİYETİ Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup camın afinasyonu hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Camın afinasyonunu araştırınız.
Camın niçin afine edilmesi gerektiğini
araştırınız.
Afinasyon işlemenin nasıl yapıldığını
araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Camın niçin afine edilmesi gerektiğini
araştırınız.
Afinasyonu hızlandırmak için hangi
fiziksel yolların kullanılabileceğini
araştırınız.
Afinasyonu hızlandırmak için
kullanılabilecek ham maddeleri
araştırınız.
Camın homojenizasyonunun nasıl
yapıldığını araştırınız.
Pota ve günlük fırınlarda afinasyon
işleminin nasıl yapıldığını araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde
yapılmış tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
43
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi afinasyonu hızlandıran fiziksel yöntemler içerisinde yer
almaz?
A) Bubbler
B) Fırın baraj duvarı
C) Elektrik takviyesi
D) Na2SO4 kullanımı
2. Aşağıdakilerden hangisi afinasyonu hızlandıran kimyasal maddelerden biri değildir?
A) SiO2
B) CaSO4
C) Na2SO4
D) KNO3
3. Afinasyonu kuvvetlendirmek için aşağıdaki yöntemlerden hangisi kullanılmaz?
A) Camın sıcaklığını yükseltmek
B) Camın viskozitesini artırmak
C) Camın akışkanlığını artırmak
D) Cam harmanına arsenik oksit katmak
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. Harman hazırlanırken yanlışlıkla antimuan oksit reçetedeki miktarından daha az
tartılırsa,
camın …………………………. yetersiz olur.
5. ……………….. metodunda cam akımları, fırın tabanına yerleştirilmiş memelerden
(nozullardan) basınçlı hava ya da azot gazı üflenmesi ile desteklenir.
6. .................... ......................, ergimiş cam yüzeyinin altına refrakterden yapılmış bir
engeldir.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Ergimiş camdaki habbeler düşünüldüğünde, daha büyük habbeler daha hızlı cam
yüzeyine yükselir.
8. ( ) Cam hazırlama prosesinin ergime aşamasında camın gaz kabarcıklarından
temizlenmesi ve kimyasal açıdan homojen hâle gelmesi işlemine şartlandırma denir.
9. ( ) Sıcaklık artığında camın viskozitesi de artar.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
44
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
45
ÖĞRENME FAALİYETİ–4
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; camın
şartlandırılmasını, nasıl gerçekleştiğini ve önemini açıklayabileceksiniz.
Camın şartlandırılması nasıl yapılır araştırınız.
Sürekli fırınlarda cam nerede şartlandırılır araştırınız.
Günlük ve pota fırınlarında cam nerede şartlandırılır araştırınız. Bulduğunuz
sonuçları dosya hâline getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
4. CAMIN ŞARTLANDIRILMASI
Ergitmenin ve afinasyonunun başarılı bir şekilde gerçekleşebilmesi için camın çok
yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması gerekir. Ancak bu yüksek sıcaklıklarda çok akıcı bir
kıvamda olan cama şekil vermek oldukça güçtür. Bu nedenle üretim prosesleri için uygun
olan sıcaklıklara kadar homojen olarak soğutulmalıdır.
Şartlandırma, camın başarılı ve verimli bir şekilde şekillendirilmesi için uygun olan
sıcaklığa kadar homojen olarak soğutulması diye tanımlanabilir.
Sürekli bir tank fırınından damlanın elle veya diğer yöntemlerle alındığı durumlarda
şartlandırmanın tümü çalışma havuzunda gerçekleşir. Pota fırınlarında ise şartlandırma, aynı
pota içinde ergime ve afinasyon aşamaları tamamlandıktan sonra gerçekleşir. Ancak üretilen
camların % 90’ınından fazlasının sadece kısmen şartlandırılması, çalışma havuzunda cereyan
eder. Nihai şartlandırma; kanal, forehearth veya çalışma havuzu ile irtibat sağlayan diğer
tipteki bağlantı yapıları içinde gerçekleşir. Şartlandırmanın bu şekilde iki aşamalı bir
sistemde sağlanması pek çok şekillendirme için tipiktir.
Öncelikli olarak şartlandırma konusu içerisinde geçecek terimlerin neler olduğunu
öğrenelim.
Çalışma Havuzu: Tank fırınlarında, camın şartlandırılması (el üretimi, yarı otomatik
prosesler ve damlayı emerek alan belli tipteki makineler) veya mekanik prosesler için camın
kanallara dağıtımından önce kısmen şartlandırılması için kullanılan alan veya
kompartımandır.
ÖĞRENME FAALİYETİ–4
AMAÇ
ARAŞTIRMA
46
Kanal: Genellikle fırından veya çalışma havuzundan daha sığ ve daha dar olan ve
camın çalışma havuzundan şekillendirme makinesine akışını sağlayan bir yapıdır. Genellikle
soğutma ve ısıtma için bağımsız sistemleri vardır. Bu sistemler camın şartlandırılması
prosesini tamamlamak üzere birlikte veya ayrı ayrı kullanılabilir. Bir fırının tek bir kanalı
olması hâlinde çalışma havuzu ve kanal birbirine entegre edilmiş olabilir. Kanallar genellikle
düz cam endüstrisinde kullanılırlar.
Forehearth (forhart): Bir çeşit kanaldır fakat yukarıda sözü edilenlerden daha dardır.
Forehearth çalışma havuzu ile üretim makineleri arasında yer alır. Isıtma ve soğutma için
bağımsız veya bağımlı, gelişmiş sistemlerde teçhiz edilmiş olabilir. Genellikle birden fazla
bir üretim hattı için gerekli olan nihai şartlandırma gerçekleştirilir, hatırlanacağı gibi
şartlandırmanın bir kısmı çalışma havuzunda sağlanır. Forehearthlar; şişe, kavanoz, cam ev
eşyası, ısıya dayanaklı cam ev eşyası, ampul, tüp, cam, elyaf gibi ürünlerin üretilmesinde
kullanılan camların şartlandırılmasında kullanılırlar, diğer bir ifade ile üretilen tüm camların
% 70’i forehearthlarda şartlandırılır. Forehearthlar belli tipte düz cam üretimlerinde de
kullanılır.
Dağıtım Kanalı: Genellikle kesintisiz cam elyaf üretiminde kullanılan camın
şartlandırılmasında dağıtım kanallarından yararlanılır. Foreheartha benzerler ancak kesintisiz
cam elyaf üretiminde kullanılan küçük kanallara cam verdiklerinden dağıtım kanalı olarak
isimlendirilirler. Dağıtım kanalları, şişe camı üreten konvansiyonel fırınlardaki çalışma
havuzlarının yerine de kullanılabilmektedir. Bu tür dağıtma kanalları forehearthlardan biraz
daha derin ve geniştir.
Floater, Skimmer veya Gelberi: Bu tür araçlar ergimiş cam yüzeyindeki köpüğün
şekillendirme prosesine ulaşmadan evvel alınabilmesi için şartlandırma prosesi esnasında
kullanılır. Floater veya skimmerler genellikle çalışma havuzu veya kanallarda, gelberiler ise
fıskanın (cam damlasının) elle alındığı pota veya çalışma havuzlarında kullanılır.
Fıska Alma Borusu (Boot): Bu kapaklı veya üstü korumalı bir toplayıcı olarak tarif
edilebilir. Bazı durumlarda sifon olarak da adlandırılır. Fıskanın yanı sıra fıskanın alındığı
alanda camı alev veya atmosferik etkilerden korur.
Feeder: Şartlandırılmış camın şekillendirme prosesine kontrollü bir şekilde verilmesini
temin eden sistemdir. Feeder şartlandırma prosesinin son bulduğu en uç noktaya
yerleştirilmiştir ki bu bölge de genellikle kanalın veya forehearthın sonudur. Çalışma
havuzundan direk olarak cam damlasının alınacağı durumlarda bir damla alma deliği
kullanılır. Çalışma havuzuna bu şekilde erişilmesi; elle, robotla veya emme yöntemi ile fıska
alınması durumlarında söz konusudur. Şartlandırılmış camın kontrollü olarak şekillendirme
makinesine verilmesinin çeşitli metotları vardır. Eş üretimi için fıska (cam damlası) yapımı
ağızla üflenen zücaciye ürünleri için üfleme çubuğu veya pipo denilen araçla gerçekleştirilir.
Şartlandırma prosesinin spesifik detayları fırından fırına değişiklik gösterir. Çeşitli
şekillendirme prosesleri ile bunlar için gerek duyulan şartlandırma proseslerinin
kombinasyonları yapılsa, ortaya çıkan alternatifler ile oldukça uzun bir liste oluşturulur.
Dolayısıyla tüm bu alternatiflerin incelenmesi oldukça zordur. Bunun yerine pek çok
şartlandırma durumu için yeterli olabilecek genel kavramlar açıklanmaya çalışılacaktır.
47
4.1. Çalışma Havuzları
Çalışma havuzunda gerçekleştirilecek şartlandırma işleminin miktarı veya düzeyi,
kullanılan şekillendirme metoduna bağlıdır. El imalatı veya emişle cam alma gibi metotlar
kullanılarak camın direkt olarak çalışma havuzundan alındığı durumlarda, şartlandırmanın
çalışma havuzunda tamamlanması gerekir. Üretim makinelerine cam besleme işleminin
çalışma havuzunun ötesinde yapıldığı, örneğin; şişe veya cam boru üretimi gibi durumlarda,
şartlandırma çalışma havuzunda sadece kısmen gerçekleştirilir, nihai şartlandırma ise
forehearth veya kanallarda tamamlanır.
Şartlandırma camın homojen olarak belli bir sıcaklığa soğutulmasıdır diye
tariflendiğinden, şartlandırma ister kısmen ister tamamen gerçekleştiriliyor olsun çalışma
havuzundaki sıcaklığın kontrol altında tutulması gerekir. Tablo 4.1’de çalışma havuzuna ısı
vermek veya almak için kullanılan basit metotlar belirtilmiştir.
Çalışma havuzuna ısı vermek
Çalışma havuzundan ısı almak
1. Ergitme havuzundan gelen sıcak camın
getirdiği ısı
2. Gölge duvarı veya çevresi aracılığı ile alev
ve ergitme havuzu üst yapısından ısı transferi
(gölge duvarı bütünleşik çalışma havuzu
dizaynları için geçerlidir.)
3. Isıtma için ek olarak bağımsız çalışan bek
sistemi
1. Elle veya emme yoluyla damla alma ya da
camın forehearth veya benzeri bir kanala
yönelmesi ile çalışma havuzundan uzaklaştırılan
sıcak cam kütlesi
2. Çalışma havuzu dış yüzeyinden yapısal ısı
kayıpları
3. Sıcak havayı uzaklaştırmak üzere bir tür
egzost biçiminde çalışan bağımsız bir soğutma
sistemi (genellikle fan havası)
Tablo 4.1: Çalışma havuzu sıcaklığını değiştirmek için kullanılabilecek metotlar
Çalışma havuzundaki ısı kontrolü genellikle bek sisteminden sağlanan ısının ve/veya
bağımsız soğutmanın düzenlenmesi/ayarlanması ile sağlanır. Throat, fırınlarda ergimiş
camın ergitme havuzundan çalışma havuzuna dipten geçmesini sağlar. Bu nedenle çalışma
havuzuna giren cam, ergitme havuzunun göreceli olarak daha soğuk olan bölümlerinden
gelir. Bu durum ise throatlu bir fırında şartlandırma açısından bir avantajdır.
4.2. Pota Fırınları ve Günlük Fırınlar
Pota ve günlük fırınlarda şartlandırma; harman besleme, ergitme ve afinasyon gibi
olayların meydana geldiği yerde meydana gelmesine karşın bu olaylarla eş zamanlı değildir.
Tek potalı fırınlar ve günlük tank fırınlarındaki camın şartlandırılması, fırın sıcaklığı
cam eldesi işleminin her bir aşaması için uygun sıcaklığa getirilerek kontrol altında
tutulabildiği için göreceli olarak daha kolaydır.
48
Çok potalı fırınlar ise daha karmaşıktır. Belli bir fırının çalışma programına bağlı
olarak, bazı potalarda cam ergirken, aynı zamanda diğer potalar afinasyon aşamasında veya
işlenmek üzere cam alınma aşamasında olabilir. Şartlandırma veya cam alma aşaması için
fırının genel sıcaklığını düşürmenin ergime ve afinasyona faydası olmayacağı gibi tersi için
de aynı durum söz konusudur. Düzgün bir şartlandırma sağlanabilmesi için tek tek potaların
sıcaklığı, düşük basınçlı soğutma havası kullanılarak ve/veya pota ağzından stopperin tüm
aksamları çıkartılarak düşürülür.
Pota veya günlük fırınlara, çalışma havuzlarında olduğu gibi ringler yerleştirilebilir.
Bu ringlerin takılması pota fırına yerleştirildikten sonra yapılacak ise ringler normalde pota
ağzından geçemeyecek büyüklükte olduklarından iki parçalı yapılmış olmaları gerekir.
4.3. Kanallar
Üretilen camların % 90’ının şartlandırma aşaması çalışma havuzunda değil çalışma
havuzu ile şekillendirme makinesi arasında yer alan geçitlerde gerçekleşmektedir. Bu tür
geçitlere düz cam üretiminde kanal, şişe, pres zücaciye ürünleri ve cam boru üretim
proseslerinde ise forehearth denir. Bunlar Şekil 4.1’de görüldüğü gibi çalışma havuzu veya
şartlandırma bölgesinin bir uzantısı veya Şekil 4.2’de görüldüğü gibi bir çalışma havuzundan
çevreye doğru açılan birkaç forehearth şeklinde olabilir.
Şekil 4.1: Şartlandırma bölgesinin bir uzantısı şeklinde bir kanala sahip tipik bir düzcam fırını
49
Şekil 4.2: Çalışma havuzundan çıkan forehearthlar
Bütün bu tür kanalların ısıtma ve soğutma için bağımsız olarak çalışan sistemleri
vardır. Bu kanalların çıkışında şekillendirme makinesine şartlandırma aşamasını tamamlamış
camın verilmesini sağlayan teçhizatlar, feederler (cam şekillendirme makinelerine sıcak cam
gönderen kısım) bulunur.
4.4. Forehearth Detayları
Tüm cam türlerinin tonaj olarak % 70’inin üretiminde forehearthlar kullanılır ve
mekanik üretim proseslerinin çoğu için günde 5 ila 10 tonluk çekiş sağlar.
Forehearthlar, çalışma havuzundan gelen camı kabul etmek üzere dizayn edilmişlerdir.
Camı ısıtarak veya soğutarak veya her ikisini de birlikte yaparak camın şartlandırılmasını en
ekonomik biçimde tamamlar.
Forehearthların hem ısıtma hem de soğutma yapabilmelerinin gereği, aynı fırına bağlı
birden fazla sayıda üretim hattı olması hâlinde çalışma havuzu sıcaklığının her bir üretim
makinesi için gereken imalat sıcaklığında olamaması durumundan kaynaklanmaktadır.
Pratikte, çalışma havuzunun sıcaklığı kendisine bağlı her bir forehearthda olması
istenen sıcaklıklarla uzlaşabilecek bir sıcaklık olarak tespit edilir. Etkin bir şartlandırma
işlemi için bu sıcaklığın kontrol altında tutulması gerekir.
Forehearthın fonksiyonu; üretim makinesine, doğru şekil ve üniform sıcaklıkta cam
vermek üzere feeder mekanizmasına şartlandırılmış cam göndermektir.
Forehearthlar üç bölümden oluşmuştur.
Soğutma bölümü
Şartlandırma ve dengeleme bölümü
Spaut
50
Foreheartların belli başlı iki tipi vardır.
Gazlı forehearthlar
Tümüyle elektrikli forehearthlar.
Şartlandırmanın ne ölçüde gerçekleştirileceği camın ısı iletim kapasitesine bağlıdır. Bu
nedenle renkli camların şartlandırılmasında renksiz camlara göre daha fazla elektrik
takviyesi kullanılmaktadır.
51
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup camın şartlandırılması hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Camın şartlandırılmasını araştırınız.
Camın niçin şartlandırılması gerektiğini
araştırınız.
Şartlandırma işlemenin nasıl yapıldığını
araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Camın niçin şartlandırılması gerektiğini
araştırınız.
Camın şartlandırılması fırının hangi
bölümlerinde gerçekleşir araştırınız.
Pota ve günlük fırınlarda şartlandırma
işleminin nasıl yapıldığını araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde yapılmış
tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
52
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi foreheart bölümlerinden biri değildir?
A) Doghouse
B) Soğutma bölümü
C) Spaut
D) Şartlandırma ve dengeleme bölümü
2. Düz cam üretiminde camın şartlandırıldığı geçite verilen isim aşağıdakilerden
hangisidir?
A) Forehearth
B) Spaut
C) Kanal
D) Feeder
3. Cam ambalaj üretiminde camın şartlandırıldığı geçite verilen isim aşağıdakilerden
hangisidir?
A) Forehearth
B) Spaut
C) Kanal
D) Feeder
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. Camın başarılı ve verimli bir şekilde şekillendirilmesi için uygun olan sıcaklığa kadar
homojen olarak soğutulması işlemine ……………………… denir.
5. Şartlandırılmış camın şekillendirme prosesine kontrollü bir şekilde verilmesini temin
eden sisteme ………………………….. denir.
6. Sürekli fırınlarda camın şartlandırıldığı kısıma ………………….. ……………….
denir.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Günlük fırınlarda şartlandırma çalışma havuzunda gerçekleşir.
8. ( ) Ergitme havuzundan gelen sıcak camın getirdiği ısı, çalışma havuzu sıcaklığını
artırır.
9. ( ) Pota ve günlük fırınlarda ergitme, afinasyon ve şartlandırma aynı havuzda ve aynı
zamanda gerçekleşir.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
53
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
54
ÖĞRENME FAALİYETİ–5
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; sıcak cam
şekillendirme yöntemlerini açıklayabileceksiniz.
Sıcak cam hangi yöntemlerle şekillendirilebilir araştırınız.
Şekillendirme makinelerine cam besleme metotlarını araştırınız.
Sıcak cam şekillendirme yöntemlerinin dayandığı temel prensipleri ve
şekillendirme aşamalarını araştırınız. Bulduğunuz sonuçları dosya hâline
getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
5. CAM ŞEKİLLENDİRME PROSESLERİ
Camın şekillendirilmesi için kullanılan yöntemler malzemenin cinsine göre değişir.
Çekme, üfleme, kalıplama şeklindeki eski yöntemler günümüzde gelişerek yerini makine ile
şekillendirme yöntemlerine bırakmıştır. Makine ile şekillendirme de önemli faktör cam
makinesi tasarımının, cam eşya birkaç saniyede tamamlanacak şekilde yapılmış olmasıdır.
Oldukça az olan bu süre içerisindeki cam, viskoz bir sıvıdan katı veya saydam bir şekle
dönüşür. Bu nedenle ısı transferi, metallerin kararlılığı, yatak açıklığı gibi tasarım
problemlerinin çözülmesi gerekmektedir. Böyle bir makinenin geliştirilmesi, cam
mühendislerinin en önemli sorunudur.
El yapımı camın işlenmesinde ve biçimlendirilmesinde bir kaç temel araç vardır.
Üfleme çubuğu, potadan cam alma çubuğu, makaslar, maşalar, kancalar ve bitmiş sıcak camı
taşımak için tutucular. Cam üretiminde kullanılan araçlar için önemli bir özellik gerekir.
Üzerinde çalışılan malzemenin sıcaklığı, biçimlendirmede kullanılacak araçların ısıya
dayanaklı ya da cama karşı uygun nitelikli olmasını gerektirir.
Cam yapımının diğer el sanatlarına göre ayrıcalığı vardır. Çok sıcak bir malzemeyle
çalışılmaktadır, ayrıca hızla soğuduğu için katılaşan bir malzeme olduğundan tasarımlanan
biçimin bir anda ve kesinlikle ortaya çıkarılması gerekir.
5.1. Camın Beslenmesi
Ergimiş camın, ürün olarak elde edilmesi için şekillendirme proseslerine beslenmesi
gerekir. Besleme, doğru miktarda şartlandırılmış camın, şekillendirme proseslerine
ÖĞRENME FAALİYETİ–5
AMAÇ
ARAŞTIRMA
55
aktarılmasıdır. Cam soğurken sertleşir ve daha viskoz hâle geçer. Bu yüzden sıcaklık
beslemede çok önemlidir. Çalışma aralığının genişliği ve kapsadığı sıcaklıklar, camın ne
kadar çabuk sertleştiğinin bir göstergesidir. Soda-kireç-silis camının daha kısa olan çalışma
aralığı, bu camı; mekanik üretim için kurşun camından daha uygun hâle getirir. Normal
olarak, kurşun camı elle şekillendirilir. Borosilikat cam, en uzun çalışma aralığına sahip cam
olmasına rağmen üretiminde bu iki metot da kullanılır.
Besleme metotları iki tiptir:
Kesikli besleme: Kesikli beslemede; cam, prosese tek tek parçalar olarak verilir.
Kesikli besleme şu yöntemleri kapsamaktadır:
El ile cam alma
Mekanik olarak cam alma
Vakum ile cam alma
Damla beslemesi
Sürekli besleme: Sürekli beslemede; cam, sürekli olarak şekillendirme prosesine
akar. Sürekli beslemeyi kullanan dört ana proses vardır. Bunlar:
Cam elyaf
Düz cam
Cam çubuk ve cam boru
İnce cam kap
5.2. Cam Dökümü
Suyu bir kabın içine döktüğümüz zaman, su kabın şeklini alır. Aynı şekilde ergimiş
camı metal bir kalıba döktüğümüz zaman cam kalıbın şeklini alır. Cam soğuk ve rijit olduğu
zaman, kalıbın şeklini muhafaza eder. Bu proses, Cam Dökümü olarak adlandırılır.
En eski uygulamalarda, teknik sınırlar nedeniyle, değişik yöntemler geliştirilmiştir. Bu
yöntemler arasında en yaygını, seramik malzemeyle hazırlanan kalıpların iç boşluklarına
camın akıcı durumdayken dökülmesidir.
Şekil 5.1: Camın kalıba dökülmesi
56
Şekil 5.1’de camın kalıba dökülmesini görmektesiniz. Şekildeki A, B ve C harfleri ile
gösterilen cam döküm yönteminin işlem sırası şöyledir:
A- Seramikten hazırlanan kalıbın iç boşluğu tasarımlanan camın biçimini oluşturur.
B- Erimiş cam bu kalıbın içine dökülüp uygun koşullar altında soğutulur.
C-İyice soğuduktan sonra kalıp parçalanır ve içinden çıkan cam çeşitli temizleme ve
düzeltme işlemleri geçirir. Bu yöntemle elde edilen cam biçimleri genellikle kalın olur.
Ancak böyle bir dökümün başarıyla gerçekleştirilmesi, camın yüksek derecelerde
tutulup, gerekli akıcılığın sağlanmasına dayalıdır. Ayrıca öyle olsa bile, döküm sırasında, bu
camın hızla soğuması da bir engeldir. Bütün bu teknik sınırlar nedeniyle döküm yoluyla elde
edilen biçimler, kalın, ağır olmuştur. Ve genellikle kalıp tekniğine uygunluğu nedeniyle
açıkağızlı, geniş biçimler amaçlanmıştır. Her yöntemde olduğu gibi çok özel, karmaşık
kalıplar ve özel yollar kullanılarak ilginç sonuçlar alınmış olan döküm yöntemi
yaygınlaşmamıştır.
Dökme yöntemine benzer diğer bir sıcak cam işleme tekniği de ezme yöntemidir.
Ezme yöntemi camcılık tarihinin ilk uygulamalarından başlayarak bugüne kadar, her
dönemde çok yaygın olarak kullanılmış olan bir yöntemdir. Bir bakıma, erimiş yumuşak
camın en kolay ve hızlı olarak biçimlendirilmesi de ezmeyle gerçekleştirilebilir. Genellikle
çok kolay bir yoldur. Uygun bir yüzey üzerine ya da kalıp içine dökülen erimiş cam ezilerek
ve sıkıştırılarak biçimlendirilir. Ezme yöntemi ilk başlarda kolaylıkla uygulanmıştır. Ama
sınırlı biçimlerin üretimine olanak sağlar. Bu nedenle daha çok “açık” biçimler için
uygundur.
Şekil 5.2: Ezme yöntemi ile sıcak cam şekillendirme
Şekil 5.2’de ezme yöntemini görmektesiniz. A, B ve C harfleriyle gösterilen işlem
basmakları şöyledir:
A- Uygun bir yüzey üzerine erimiş cam konur.
B- İstenilen biçimde kalıp batırılır.
C- Cam sertleşince kalıp alınır.
57
5.3. Presleme Yöntemi
Üst kısmı, taban kısmından daha geniş olan ürünler presleme ile üretilebilir. Presleme
ile üretilen cam eşyalara başlıca şunları örnek verebiliriz; kâseler, çanaklar, tabaklar, çay
fincanları, kulplu bardaklar, sigara tablaları, sinyal camları, çay ve su bardakları, vazolar,
otomobil far camları ve yol aydınlatma refraktörleri. Pres ürünlerinin üretiminde el presi,
yarı otomatik pres ve otomatik pres olmak üzere üç metot kullanılır. Preslemenin avantajları
şunlardır:
Mamuldeki cam kalınlığının, daha iyi kontrolünü sağlar.
Üfleme mamullerin cam kalınlığından daha kalın cidarlı mamuller üretilebilir.
Özellikle, çok parçalı kalıplar kullanıldığında, kompleks şekilli mamuller
üretilebilir.
Presleme genel olarak tek bir makine tablası üzerinde gerçekleşen tek aşamalı bir
şekillendirme prosesidir. Makine tablası, el üretiminde hareketsiz (durağan), otomatik
makinelerde ise dönerdir. Yarı otomatik makineler durağan ya da döner olabilir. Çok dar
toleranslar konulmasına rağmen kalıp donanımı, şişe ve kavanoz gibi sınaî kap üretimi için
kullanılan kalıplardan çok daha basittir.
Şekil 5.3’de kalıp donanımında kullanılan ana parçalar gösterilmektedir. Kalıp,
mamulün dış formunu oluşturur, mastör ise mamulün iç formunu oluşturur. Ring, mamulün
ağzını şekillendirmek için kullanılır.
Şekil 5.3: Camın preslenmesinde kullanılan başlıca kalıp parçaları
Presleme prosesinde, işlem sırası şöyledir:
Boş kalıp, yerine yerleştirilir.
Fonga ile alınan cam ya da cam damlası kalıba yüklenir. Ring ve mastör; ringin
kalıp ağzına oturması sağlanıncaya kadar aşağı indirilir.
Sonra mastör, kalıbın içine girer, meydana gelen basınç, camın sıkışarak kalıp
ile mastör arasındaki açıklığa doğru yayılmasını sağlar. Cam bu açıklığı
doldurduktan sonra yukarıda, kalıbın ağzına temas eden ring boşluğuna girer.
4. Mastör (ve ring) yukarı doğru kaldırılarak kalıptan uzaklaştırılır ve mamul
kalıptan çıkarılarak tavlama yapılır.
Şekil 5.4’de presleme prosesinin işlem basamaklarının şeması verilmektedir.
58
Şekil 5.4: Presleme prosesinde işlem sırası
Uygun cam ürünlerin verimli üretimi için presleme prosesinin hızla gerçekleştirilmesi
gerekir. Cam, çabuk sertleşebildiği için camdan süratle ısı alınarak soğutulmalıdır. Presleme
metodu ile şişe gibi dar ağızlı sınai mamuller üretilemez ve en azından bütün pres
ürünlerinin üst kısmı dip kısmından biraz daha geniş olmalı ve mastörün, presleme
işleminden sonra dışarı çıkabilmesi sağlanmalıdır.
5.4. Üfleme Yöntemi
Cam eşya üfleme prosesinde, mastör olarak hava kullanılır ve geri çekme problemi
ortadan kalkar. El ile üfleme prosesinde ergimiş cam, Üfleme Çubuğu olarak adlandırılan
çelik tüpün (pipo) bir ucuyla alınır. Diğer ucuna da üfleyici, ağzını koyar ve camın içine
hava üfler. Hava üflenince fıska, armut şeklini alır. Bu şekil, şişenin başlangıç şeklidir. Buna
Fıska adı verilir. Fıskanın şekli alet kullanımı ile değiştirilebilir. Geleneksel cam üfleme
üretiminde yüzeye tahta ile şekil verilir.
Fıska, kalıbın içinde üflendiği zaman kalıbın şeklini alır. Kalıplar, geleneksel olarak
tahtadan yapılır. Günümüzde ise genellikle demirden yapılmaktadır. Şekil 5.5’te üfleme
prosesinin şemasını görmektesiniz.
Şekil 5.5: Üfleme yöntemi
59
Şekil 5.5’e göre üfleme prosesinin aşamalarını sıralayacak olursak;
Madeni boru, erimiş cama daldırılır.
Boru döndürülerek uç kısmında cam toplanması sağlanır.
Potadan dışarıya alınan boru bir yandan döndürülüp, bir yandan içeri hava
üflenerek, cam kütlesinin ortasında bir hava boşluğu oluşturulur.
Döndürülen borudan üflenerek cam küre şişirilir.
Kalıp içine sokulan camın, borudan üflenerek, kalıbın biçimini alması sağlanır.
Kalıptan çıkarılıp soğutulur.
Ağzı kesilir ve düzeltilir.
Şişelerin makinelerde üflenerek üretiminde; camın el ile alınması yerine kalıplara
otomatik olarak düşürülmesi dışında hemen hemen proses aynıdır.
5.5. Float Teknolojisi
Bazı sıvılar, başka bir sıvı üzerine döküldüğü zaman yayılmaz ve bütün yüzeyi
kaplamaz. Yeterince genişlediği zaman homojen kalınlıkta küçük gölcükler oluşturur. Yağ;
bu tip sıvılardan bir tanesidir. Yağı su üzerine döktüğünüz zaman, üst ve alt yüzeyleri
birbirine paralel ve düz oluncaya kadar yayılır. Daha fazla yağ ilave ettiğiniz zaman, daha
geniş bir gölcük oluşur, fakat önemli husus kalınlığın değişmeyip aynı kalmasıdır. Bu
durum, yüzey gerilim kuvvetleri ve yer çekimi kuvveti ile sağlanır.
Ergimiş cam, ergimiş kalay üzerine döküldüğünde, inert ve indirgen bir atmosfer
altında, aynı davranışı gösterir ve float proseside bu fiziksel olaya dayanır. Şekil 5.6’da bir
kalay havuzunun kesiti görülmektedir. Yüzey gerilimine bağlı kuvvetlerin doğru dengesi,
yuvarlatılmış kenarlara, yerçekimi ise gölcüğün yayılmasına sebep olur. Cam, ergimiş kalay
banyosunda yüzer.
Şekil 5.6: Float cam şeridi
Ergimiş cam; yüzey gerilimine bağlı kuvvetlerle, yerçekimine bağlı kuvvetler arasında
denge kuruluncaya kadar yayılır ve incelir. Bu denge sağlandığı zaman, oluşan kalınlığa
Denge Kalınlığı denir. Soda-kireç-silis camı için, denge kalınlığı 7 mm’dir. Bu float
prosesinin teorisidir. Şekil 5.7’de float prosesinin şeması verilmiştir. Bu şemayla birlikte
prosesi incelersek;
60
Şekil 5.7: Float prosesinin şeması
Ergimiş cam; çalışma havuzundan float banyosuna, bir forehearth veya kanal boyunca
akar, akış hızı bir kapakla kontrol edilir. Cam, forehearthın son kısmına yerleştirilen spauttan
doğrudan doğruya kalay banyosuna akar ve yüzeyde yayılarak geniş ve düz bir birikinti
oluşturur, tavlama fırını tarafından çekilerek ileriye doğru taşınır. Cam, float banyosunu
geçerken soğur. Cam; kalay banyosunun diğer tarafına ulaştığı zaman, tavlama fırını
merdaneleri tarafından, yüzeyinde herhangi bir hata oluşmaksızın taşınabilir durumdadır.
Camın, kalay banyosuna giriş sıcaklığı 1050 OC ve çıkış sıcaklığı 600
OC civarındadır. Cam
şeridin genişliği, banyoya akan cam miktarına ve soğutmanın hızına bağlıdır. Camın kalınlığı
yaklaşık 7 mm’dir ve denge kalınlığındadır.
Prensipte basit olmasına rağmen, farklı kalınlıklarda cam plaka üretimi için çok fazla
çaba gerekmiştir. Float prosesindeki kayıp, diğer prosesleren azdır. Kaybın olduğu tek yer
tavlama prosesinden sonra, cam şeridin düzgün olmayan kenarlarının kesilmesidir.
Ergimiş kalay, cam şerit için ideal bir destekleyicidir fakat bu sıcaklıklarda ve
oksijenli ortamda süratle oksitlenir. Kalay içindeki safsızlıklar camı ters yönde etkiler. Cam
şeridin üzerinin kapanması ve hidrojen azot atmosferinin korunması, kalayın oksidasyonu ile
ortaya çıkan problemleri ortadan kaldırır.
Bir float hattından haftada 1000-5000 ton arasında cam alınabilir. En çok üretilen
levha genişliği 3.4 m’dir.
61
5.6. Silindirleme Yöntemi
Silindir prosesinde, uzun bir parizon (ön üfleme ile oluşturulmuş şekil) üflenir uçları
kesilir. Kesim yanlardan yapılır. Sonra ısıtılır, uçları açılır ve özel bir fırında düzleştirilir.
Şekil 5.8’de silindirleme yönteminin işlem basamaklarını görmektesiniz.
Şekil 5.8: Silindirleme prosesinin şeması
5.7. Merdanelerle Camın Şekillendirilmesi
Merdane ile şekillendirme prosesinde; cam, feederden akar ve su soğutmalı iki
merdane arasından geçer. Çoğu endüstrileşmiş ülkelerde, desenli ve telli camların büyük
miktarlardaki üretimi merdanelerle yapılmaktadır. Merdanelerle aynı zamanda düz cam
üretimi de yapılabilmektedir.
Merdane ile şekillendirmede ergimiş cam, fırının dinlendirme bölgesinden ve
forehearthdan geçerek feedere akar. Feeder, camı su soğutmalı iki merdane arasına
yönlendirilir. Düz cam veya desenli cam üretimine göre, merdaneler değiştirilebilir. Şekil
5.9’da merdane ile şekillendirmenin bir şeması görülmektedir.
Şekil 5.9: Camın merdanelerle şekillendirme prensipleri
Haddelenmiş cam formlarından her biri; (kaba) dökme cam, renkli cam veya desenli
cam su soğutmalı merdane çiftlerinin arasından geçirilerek üretilir. Merdanelerin yüzeyi,
cam şeridin yüzeyini; iki merdane arasındaki mesafe ise cam şeridin kalınlığını oluşturur.
Günümüzde, yatay çekme makineleri, desenli ve telli camların üretiminde kullanılmaktadır.
Şekil 5.10’da desenli camın, Şekil 5.11’de çift geçişli telli camın merdane ile
şekillendirilmesinin şemalarını görmektesiniz.
62
Şekil 5.10: Desenli camın merdaneler yolu ile üretim prensipleri
Şekil 5.11: Çift geçişli telli cam prosesinin prensipleri
5.8. Cam Çekme
Çekme yöntemi ile cam boru ve çubuk üretilmektedir. Boru ve çubuk benzer
metotlarla üretilebilir. Üretim metodu basitçe şu şekilde ifade edilebilir: Kontrol altına
alınmış şartlarda; ergimiş camın çekilmesi ve aynı anda cama soğutma uygulanması ile elde
edilir. Cam soğurken rijit bir hâle gelir. Böylece cam boru için, istenen çap ve cidar kalınlığı;
cam çubuk için, istenen çap elde edilir.
Genellikle, özel cam boru ve cam çubuğun üretimi el ile yapılır. Yüksek hacimli
üretim için sürekli mekanik prosesler kullanılır.
Cam boru, genelde fabrika yapımı diğer ürünlerin ham maddesi olarak, nadiren de
yapıldığı gibi kullanılır. Ampuller, ufak ecza şişeleri, şırıngalar, fluoresan lambalar, pipetler,
büretler, kondenserler, test tüpleri, cam boruların yeniden işlenmesi ile yapılır.
63
Cam çekme yöntemi ile üretilen diğer bir ürün cam elyaftır. Özel cam türleri içerisinde
görmüş olduğunuz E-camı bileşiminden elde edilmektedir. Kalın bir cam çubuğu tam
ortasından, ergimiş duruma gelinceye kadar ısıtıp iki ucundan ters yöne süratle çektiğiniz
zaman, orta kısmın çapında bir azalma olacak ve elyaf şeklini alacaktır. Cam elyaf
endüstriyel olarak iki farklı yolda kullanılır. Birincisinde; cam, daha sonra başka proseslerin
de uygulanabileceği sürekli elyaf formunda üretilir. Diğer proseste cam, döndürme veya gaz
üfleme yoluyla sürekli olmayan, kısa bükülmüş elyaf parçacıkları şeklinde, yün olarak
üretilir. Bunlar, izolasyon amaçları için resilient mat (esner keçe, örtü) hâline getirilebilir.
Sürekli elyaftan üretilen ürünlere şunları örnek verebiliriz.
Plastik, çimento ve lastik için güçlendirici (takviye malzemesi)
Olta kamışı
Bavul derisi
Araba tamir takımları
Elektrik izolasyonu
Rehber tekerlek güçlendirilmesi
Araba akümülatör seperatörü
Yangına dayanaklı perdeler
Cam yününden üretilen ürünlere de şu örnekleri verebiliriz.
Boru izolasyonu
Araba kaportası
Çatı altı izolasyonu
Ev aletlerinin izolasyonu
Tüm anlatılan bu sıcak cam şekillendirme yöntemleri dışında çok fazla kullanılan bir
teknikte Savurma tekniğidir. Özellikle kenar kısımlarında belli bir şekli olmayan cam tabak
vb. ürünlerin yapımında kullanılır.
Savurmanın tam karşılığı merkezkaç olayıdır. Sıcak bir cam çubuk üzerine sarılıp,
uygun bir hızla döndürülmesiyle, erimiş cam “savrulur” ve buna bağlı özel formlar oluşur.
İşte bu dönme sırasında cam aynı zamanda yavaş yavaş soğuyacaktır. Ve ortaya ilginç bir
biçim çıkacaktır. Böyle bir savurma işleminde cam etrafa eşit olarak yayılma eğilimindedir.
Herhangi bir kalıp ya da ona benzer bir biçimlendirme yapılmadığı içinde camın temel
özelliği dediğimiz “yumuşak” ve cam için “rahat” oluşan bir biçimin ortaya çıkacağı bellidir.
Bu teknik, aslında cam üretiminin her türlü biçimlendirilmesinde, çok yaygın kullanılır.
Diğer bir deyişle camı “dengeye getirme” ve “rahatlatma” işlemidir.
64
Şekil 5.12: Savurma tekniği
Çevirme, savurma yönteminde genellikle iki değişik uygulama vardır. Şekil 5.12’de
görülen 1. ve 2. tekniği şöyle açıklayabiliriz.
1- Çubuk üzerinde çevirme:
A- Madeni çubuk erimiş cama daldırılır.
B- Çubuk döndürülerek uç kısmında cam toplanması sağlanır.
C- Potadan dışarı alınan çubuk uygun hızla döndürülerek ucundaki cam dıştan
çeşitli araçlar yardımıyla biçimlendirilir.
D- Kesin biçim verilen cam borunun ucundan kırılarak çıkarılır.
E- Eğer cam, çubuğun çevresine sarılarak biçimlendirilmişse, vurularak çıkarılır.
2- Kalıp içinde savurma:
A- Madeni çubuk erimiş cama daldırılır.
B- Çubuk döndürülerek uç kısmında cam toplanması sağlanır.
C- Potadan dışarıya alınan çubuğun ucundaki cam döner kalıbın içine aktarılır.
D- Kalıp uygun hızla döndürülünce cam yayılmaya ve kalıbın biçimini almaya
başlar. Gereken hız ve süre sonunda yumuşak cam kalıbın içine sıvanmış ve
onun biçimini almış olur. Dışarı alınıp soğutulur.
65
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup cam şekillendirme metotları hakkında
araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Hangi cam kompozisyonu için hangi
şekillendirme yönteminin kullanılmasının
uygun olacağını araştırınız.
Şekillendirme yöntemlerine göre
kullanılan cam besleme yöntemlerini
araştırınız.
Şekillendirme yöntemlerinde kullanılan
araç-gereçleri araştırınız.
Sıcak cam şekillendirme yöntemlerini
araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Sıcak cam şekillendirme yöntemlerini
araştırınız.
Şekillendirme yöntemine göre hangi
cam besleme metotlarının
kullanıldığını araştırınız.
Sıcak cam şekillendirme
yöntemlerinde kullanılan araç-gereci
araştırınız.
Sıcak cam şekillendirme
yöntemlerinin işlem basamaklarını
araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde
yapılmış tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
66
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Ağzı dar tabanı geniş bir şişe üretmek için aşağıdaki şekillendirme metotlarından
hangisini kullanmak uygun olur?
A) Üfleme
B) Presleme
C) Dökme
D) Ezme
2. Sıcak camın erimiş kalay havuzu üzerinde yüzdürülerek şekillendirildiği proses
aşağıdakilerden hangisidir?
A) Forehearth
B) Float
C) Silindirleme yöntemi
D) Merdane
3. Aşağıdakilerden hangisi sürekli elyaftan üretilen ürünlerden birisidir?
A) Boru izolasyonu
B) Araba kaportası
C) Bavul derisi
D) Çatı altı izolasyonu
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. ......................, doğru miktarda şartlandırılmış camın, şekilendirme proseslerine
aktarılmasıdır.
5. Camın şekillendirme prosesine tek tek parçalar hâlinde verildiği besleme yöntemine
........................ besleme denir.
6. Uygun bir yüzey üzerine ya da kalıp içine dökülen erimiş camın ezilerek ve
sıkıştırılarak biçimlendirildiği yönteme .................. yöntemi denir.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Presleme genel olarak tek bir makine tablası üzerinde gerçekleşen tek aşamalı bir
şekillendirme prosesidir.
8. ( ) Merdane ile şekillendirme prosesiyle düz cam, desenli cam ve telli cam
üretilebilir.
9. ( ) Camın kalay banyosuna giriş sıcaklığı 600 OC, çıkış sıcaklığı 1050
OC’dir.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
67
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
68
ÖĞRENME FAALİYETİ–6
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında, cam yüzey
aşındırma ve kaplama yöntemlerini açıklayabileceksiniz.
Cam yüzey aşındırma metotlarını araştırınız.
Yüzey aşındırma metotlarında kullanılan araç-gereç ve kimyasal maddeleri
araştırınız.
Emaye boyaları ve cam yüzeyinde kullanım şekillerini araştırınız.
Cam kaplama metotlarını ve yüzeyi kaplanmış camların kullanım yerlerini
araştırınız. Bulduğunuz sonuçları dosya hâline getirerek sınıfta arkadaşlarınızla
paylaşınız.
6. YÜZEY AŞINDIRMALARI VE
KAPLAMALARI
Birçok üretim proseslerinde, bir malzeme parçası ile işe başlanır ve bazı kesme
metotları ile şekli değiştirilir. Ağaçla başlayıp ağacı, çubuk ve kalas şeklinde kesebilir,
düzgün bir yüzey elde edecek şekilde yontabilir, üzerine matkapla delik açabiliriz. Bir çelik
çubuğu, torna tezgâhında işleyip, frezeleyebilir, matkapla delebilir ve taşlayabiliriz.
Malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılan pek çok metot vardır fakat bunların
hepsi camın şekillendirilmesi için uygun değildir. Cam kırılgandır, plastik olarak deforme
olmaz ve yüzeyi soyulamaz. Camın, bu gevrek ve kristal olmayan yapısı çatlakların cam
boyunca kolayca yayılmasına izin verir. Bu davranış camın döner çelik kesiciyle
kesilmesinin ve aşındırma (yüzeyden küçük parçacıkların alınması) olarak tanımlanan cam
yüzey aşındırmalarının temel prensibidir. Aşındırma; taşlama, matkapla delme, testere ile
kesme ve kumla aşındırma (sablaj), işlemleriyle ilgili bir prosestir. Mekanik parlatma,
taşlama gibi görünmesine rağmen sadece daha ince olarak yapılan bir iştir ve gerçekte farklı
prosesleri içerir. Kimyasal prosesler camı çözer ve bu grupta asit aşındırma ve asit parlatma
prosesleri girer.
ÖĞRENME FAALİYETİ–6
AMAÇ
ARAŞTIRMA
69
6.1. Mekanik Aşındırma
Cam aşındırma işleminde kullanılan alet her zaman, sert, keskin kenarlı diş
formundadır, bir kâğıda veya bir kumaşa yapıştırılarak kullanıldığı gibi bir disk veya diğer
bazı formlar oluşturmak için başka malzemelerin içine gömülerek de kullanılabilir.
Aşındırıcı, cam yüzeyine karşı sürtülür veya yuvarlanır. Burada bir noktada çentik
oluşturmak yerine dişler birçok noktada cam kopartarak minik çentikler yaratır. Çatlaklar
yayılır ve karşılaştıkları noktada cam talaşı oluşturur. Aşındırıcı hareketi sürekli olarak yeni
noktalara taşınır, yeni çatlaklar oluşur ve birbirini takip eden talaşlar kaldırılır. Genel olarak,
küçük boyutlu dişler birbirine yakın olacak şekilde üretilir, böylece noktalar yakın olur,
birbirine yakın çatlaklar üretilir ve oluşan talaşlar daha küçüktür. Bu nedenle, ince dişler,
temiz, düzgün yüzeyleri verir. Dişlerin hareketi tek bir yönde aşınma oluşturur ve cam
yüzeyinde ince ve yol yol izlerin meydana gelmesine neden olabilir.
Aşındırma genellikle kademeli olarak yapılır, önce iri taneli dişlerle başlanır ve
gittikçe incelen dişlerle devam edilir. Her biri, bir önceki dişin bıraktığı oluğu sıyırır.
Aşındırıcı malzemelerde dişlerin (tanelerin), keskin olan uç ve kenarlarını muhafaza
edebilmeleri için kullanılan malzemenin sert olması gerekir. Keskin uç, diş ile cam
arasındaki temas alanının küçük olmasına neden olur. Bu durum, temas basıncının yüksek
olmasına, çatlakların ve talaşın kolay oluşmasına olanak sağlar. Verimli bir aşındırma için,
sert bir malzemenin keskin dişlerine ihtiyaç duyulur. En çok bilinen aşındırma malzemeleri;
Kum: Silisin bir formudur.
Elmas: Karbonun kristal formudur, tabii veya sentetik olabilir.
Silikon Karbid: Kumun ısıtılmasıyla yapılır ve bir elektrik fırınında koklaştırılır.
Korondum (zımpara): Alüminyum oksidin kristal formudur. Boksit kayasının
ergitilmesiyle endüstriyel olarak yapılır. Emery, tabii bir korondumdur.
Grena Taşı: Bir silikat kayasıdır.
Aşındırma dişleri aşındırma malzemesinin öğütülmesiyle yapılır. Eleme ile farklı
boyutlarda gruplandırılır veya çok ince taneciklerin dibe çökmesi için su içinde farklı
sürelerde bekletilir.
Aşındırmada kullanılan genel metotların isimleri şöyle sıralanabilir: Gevşek taneli,
aşındırma tanelerinin bir yapıştırıcı ile yüzeye yapıştırılması ve gömülmüş taneler.
Aşındırma işlemini kullanan bazı üretim proseslerini ise şöyle sıralayabiliriz: Camın
dekorlanması (derin kesme, gravür kesme, kesme dekorlama işlemi, şekillendirme, taşlama),
laboratuar aletleri için konik bağlantılar, cam kapılar, kumla aşındırma (sablaj), ultra-sonic
delik açma, mekanik parlatma
6.2. Kimyasal Aşındırma
Bu proseslerde cam kimyasal reaksiyonla aşındırılır. Cam, kolaylıkla kimyasal
reaksiyona girmez ve bilinen camlar için kullanılabilir reaktanlar hidroflorik asit ve bazı
70
tuzlardır. Bunlar silisle reaksiyona girerek camın yapısını bozarlar. Bilinen iki proses vardır;
asit aşındırma ve asit parlatma. Şimdi bu iki prosesin nasıl uygulandığını görelim.
6.2.1. Asit Aşındırma
Orijinal proseste, cam yüzeyi genellikle sülfürik asit (H2SO4) ve fluorspar (kalsiyum
florür, CaF2) arasındaki reaksiyonlardan oluşan hidrojen florür (HF) gazının etkisine maruz
bırakılır. Yıkamadan sonra yüzeyin ince bir şekilde aşındığı ve camın mat veya opak olduğu
görülür. Günümüzde yaygın olarak hidrofluorik asidin sudaki çözeltisi, amonyum bifluorür
veya potasyum bifluorür gibi bazı tuzlarla birlikte kullanılır. Asit, tek başına daha transparan
bir aşındırma oluşturmaya eğilimlidir. Oysa tuz miktarındaki artış, aşındırma şiddetini artırır
ve opaklık (donukluk) oluşur.
İç tarafı buzlu aydınlatma ampülünde cam zarfın iç kısmına hidrofluorik asit ve
amonyum bifluorür karışımının çözeltisi püskürtülür ve yıkamadan hemen önce sadece
bifluorür asit karışımı ile muamele edilerek hidrofluorik asit tarafından bırakılan keskin
kenarlar yuvarlatılır. Bu son aşındırma, yüzey hatalarını giderdiği için camın mukavemetini
artırır.
Dekoratif aşındırma, markalama ve derece işareti için asit dirençli bazı maske tipleri,
geleneksel olarak balmumu ve reçine karışımı, aşındırmadan önce cam yüzeyine uygulanır.
Kafeterya pencereleri gibi geniş alanlarda maske, kaplanması istenen yüzey üzerine sürülür.
Sofra eşyaları gibi küçük yüzeylerde, tüm yüzey kaplanır ve aşındırma modeli maske
boyunca iğne ucuyla kazınır.
Bazı tip camlar, ultra viyole radyasyona ve sonra ısıl işleme maruz kalırsa orijinal
camın hidrofluorik asitle çözünmesinden daha kolay çözünecek kristaller oluşturulur. Şekilli
maske yoluyla ultra-viyole ışınlara maruz kalma ve takiben asitle aşındırma, renkli TV
tüplerinde kullanılan maskeleme plakalarındaki hassas yerleştirilmiş deliklerin üretiminde
kullanılan tekniklerdendir.
6.2.2. Asit Parlatma
Bu proses, pratik olarak kurşun kristal camdaki kesme dekorlama işlemlerinin
bitirilmesiyle sınırlandırılmıştır. Yumuşak taşlamadan sonra cam yıkanır ve hidrofluorik asit,
sülfirik asit ve sudan oluşan ılık bir karışıma daldırılır. Yüzeyin yıkanmasından sonra yüksek
parlaklık elde edilir.
Bu karmaşık bir prosestir ve reaksiyon sırasında oluşan hidrofluorosilisik asit olarak
adlandırılan bileşiklerden birinin bulunması hâlinde parlatma daha iyi olmaktadır. Bunu
içeren eski asitler genellikle yeni bir banyoya ilave edilir. Daldırma derinliği, çalkalamayı
takiben daldırma sayısı, karıştırıcı kullanılması veya kullanılmaması bitmiş ürünün kalitesini
etkiler.
71
6.3. Emaye Boyalar ve Diğer Renkli Süslemeler
Cam yüzeyinin aşındırılması yolu ile cama uygulanan proseslerin yanı sıra, cam
yüzeyine yapılan bazı ilavelerle sağlanan, çeşitli dekoratif sonuçlar da vardır. Bununla
birlikte, dekor ve performans yükseltme amacı ile kullanılan malzemelerin çoğu, camın
şekillendirildiği yüksek sıcaklıklara dayanamaz. Ayrıca dayanabilmiş olsalardı dahi büyük
olasılıkla şekillendirme prosesi sırasında cam yüzeyindeki kaplama, distorsiyona (şekil
değişikliğine) uğrardı. Yüzey süslemelerinde kullanılan boyalar şöyle sıralayabiliriz:
Camsı emaye boyalar
Organik emaye boyalar
Parlak sıvı metaller (yaldız)
Renklendirme
Sedef lüstür ve diğer lüstür boyalar
Bu boyaların özelliklerini sırayla inceleyelim:
6.3.1. Camsı Emaye Boyalar
Günümüzde metallere uygulanmaktadır. Cam ambalajlara (meşrubat ve süt şişeleri
gibi) uygulanan renkli baskılarda camsı emaye boyalardır. Diğer örnekler; fırın kapaklarında
kullanılan camların, züccaciye mamullerin ve mutfak ölçü kaplarının üzerinde bulunan
baskılar olarak verilebilir.
Camsı emaye boyalar, özellikle düşük yumuşama sıcaklığına sahip olmanın yanında,
normal camdan yapılmış mamulün genleşme katsayısına uyum sağlayabilmeleri için
kurşunlu borosilikat camlardan yapılır. Herhangi bir emaye boyanın, mamulün ticari ömrü
sırasında karşılaşacağı yıpratıcı etkilere dayanabilmesi gerekir. Bu nedenle süt şişelerinin,
sterilizasyon ve yıkama işlemleri sırasında kullanılan deterjanlara; üzerinde baskı bulunan
fırın kaplarının da pişirme sırasındaki yiyecek asitlerinin etkilerine dayanması önemlidir. Bu
durum aynı zamanda sağlık açısından da önemlidir. Çünkü emaye boyaların yiyecek içinde
çözünmesi ile ortaya çıkacak kurşun bileşikleri, toksik etkiye sahiptir.
Emaye boyalardaki renkler de muhtelif tiplerdedir. Bazı renkler, emaye oluşturmak
üzere hazırlanan harmana muhtelif metal oksitlerin ilavesi ile, diğer bazı renkler ise, renksiz
emayenin içine ısıya dayanıklı pigmentlerin ilavesiyle sağlanır.
Cam mamulün ve istenen kaplamanın türüne bağlı olarak tercih edilebilecek çok
çeşitli emaye boya uygulama metodu vardır. Bunların belli başlılarını şöyle sıralayabiliriz:
Elle baskı
Spreyleme
Bantlama ve çizgi çekme
Şablon baskı
Transfer (çıkartma)
Tampon baskı
Fırça ile
72
6.3.2. Organik Emaye Boyalar
Emaye sözcüğü, genellikle bir boya veya lak aracılığı ile elde edilen parlak yüzey
kaplamaları anlamında kullanılmıştır. Bu tür yüzeyler, cam mamuller üzerinde elde
edilebilir.
Renkler, kararlı organik pigmentlerin (boyar maddelerin) sentetik reçinelerle bir
araya getirilmesi ile hazırlanır. Organik emaye boyalarda, çeşitli renkler bulunur fakat camsı
emaye boyalar kadar dayanıklı değillerdir. Bu nedenle, kullanım şartlarının daha hafif
olduğu; evde kullanılan kavanoz, ucuz züccaciye ürünler ve abajur başlıklarında uygulanır.
Tipik bir uygulamada örneğin; abajur başlıklarında boya, camsı emaye boyalarda olduğu gibi
mamul üzerine spreylenir ve yaklaşık 250 OC’ye ısıtılır.
6.3.3. Parlak Sıvı Metaller (Yaldız)
Bu tür süslemenin en lüks şekillerinden biri, bardak ağızlarına çekilen altın yaldız
banttır. Bu süsleme, sıvı hâldeki taşıyıcı madde içinde asılı zerrecikler hâlinde bulunan,
organik altın bileşiğinden oluşan, sıvı hâldeki parlak altın yaldız ile yapılır. Bu boya; çeşitli
cam mamuller üzerine boyama, bantlama veya diğer baskı teknikleri ile uygulanır.
Kurutulması ve ısıl işlemden geçirilmesi, diğer organik boyalarda olduğu gibidir. Platin,
gümüş gibi diğer kıymetli metallerle de bu tür bir süsleme yapmak mümkündür.
6.3.4. Renklendirme
Camın renklendirilmesi, 17. yüzyılda kiliselerde kullanımına başlanan çok eski bir
metottur. Bu amaçla kullanılan yaygın bir metotta bir metal tuzu, pasta yapılacak şekilde
kille karıştırılır ve cam yüzeyine tatbik edilir. Kaplanan cam plaka, çoğu kez birkaç defa
indirgen bir atmosfer altında pişirilir. Metal iyonları, muhtemelen metale indirgenmiş olarak
cam yüzeyine nüfuz eder. Kilin, cam yüzeyinden fırça ile alınması ile renkli cam ortaya
çıkar. Gümüş tuzları; bal-sarı, bakır tuzları; siyah veya kırmızı renk verir. Gümüş, genellikle
laboratuar malzemelerinin işaretlenmesinde kullanılır.
6.3.5. Sedef Lüstür ve Diğer Lüstür Boyalar
Bu tür süsleme efektleri, her tip cam üzerinde; sprey, fırça, şablon veya transfer
metotlarının, sıcak buhar muamelesi ile birlikte kullanılmasıyla elde edilir.
Lüstür renkleri, genellikle metal resinatları olarak uygulanır ve bu işlemi takiben
pişirilir. Son zamanlardaki lüstür boyaları; mamul, şekillendirme makinesini terk edip
soğutma fırınına girmeden önce sprey ile uygulamakta, böylelikle ikinci bir pişirme işlemine
gerek kalmamaktadır. Lüstür boyaların yapımında kullanılan tipik boyalar; antimon, bizmut,
bakır, kalay ve diğer değerli metallerin yanı sıra uranyumdur.
Sedef görünümlü kaplamalar; sıcak cam mamulün, metalik tuz buharına tutulması ile
veya tuz çözeltilerinin çok ince olarak spreylenmesiyle elde edilir. Demir, kalay ve titanyum
73
klorürler ise, özellikle gök kuşağı gibi yedi renk veren, menevişli görünümlerin elde
edilmesinde kullanılır.
6.4. Cam Kaplama Metotları
Cama, daha pratik amaçlar elde etmek için yapılan yüzey kaplamaları da söz
konusudur. Örneğin; bir tip kaplama elektrik iletkenliği sağlarken, bir başka tip kaplama cam
mamulün kullanım sırasındaki performansını yükseltir. Yüzey kaplamanın amaçlarını şöyle
sıralayabiliriz:
Derecelendirme (işaretleme)
Bilgi verme
Dekor (süs)
Optik özellikleri geliştirme
Isıl özellikleri geliştirme
Elektriksel özellikleri geliştirme
Mekanik özellikleri geliştirme
Kimyasal özellikleri geliştirme
Cam kaplama yöntemlerini şöyle sıralayabiliriz:
6.4.1. Gümüş Kaplama (Sırlama)
Bir gümüş tuzunun kimyasal olarak indirgenmesi sonucu, cam yüzeyinde gümüş
birikimi sağlanarak yürütülen bir prosestir. Uygulanan kaplama, çok yansıtıcıdır; bu nedenle
aynalar ve termos şişelerinin iç yüzünün sırlanmasında kullanılır.
Aynalar; camın, gümüş çözeltisi ve indirgen bir maddeden oluşan bir çözeltiye
daldırılması ile elde edilir, bununla birlikte yüksek kaliteli aynaların elde edildiği, yeni
teknikler de geliştirilmiştir. Tüm ayna üretim tekniklerinde amaç, cam yüzeyi ile sıkı irtibat
hâlinde, gümüşten bir film tabakasının elde edilmesidir. Diğer taraftan atmosferik etkilere
karşı dayanıklılığın artırılması için gümüş tabakası; tamamen kaplanacak şekilde önce bakır,
bunun üzeri ise koruyucu bir boya ile kaplanır
6.4.2. Vakumla Metal Kaplama
İnce alüminyum ve diğer metallerden oluşmuş film tabakaları; vakum altında
buharların, önceden bu amaç için hazırlanmış cam yüzeylerinde birikimi ile elde edilir. Bu
teknik, özellikle; camın ön yüzeyinin yansıtıcılığının önemli olduğu bilimsel ve fotografik
aynaların yapımında kullanılır. Yarı yansıtmalı camlar ve binalarda kullanılan yarı-
transparan yansıtmalı camlar örnek olarak verilebilir.
6.4.3. Anti-Reflektif (Yansıtmasız) Kaplama
Cam yüzeyi; optik geçirgenliğini geliştirici, buna karşılık yansıtıcılığı azaltıcı
maddelerle kaplanabilir. Bu amaçla kullanılan proseslerden biri örneğin, kriyolit minerali
74
gibi saydam bir madde ile cam yüzeyinde, vakum altında birikim sağlamaktadır. Bu
yöntemle kaplanan fotoğraf makinesi merceklerine “BLOOMED” denir.
Benzer biçimde resimlik camları da anti-reklektif maddelerle kaplanır. Bunun yanı
sıra günümüzde çerçeve camlarında kullanılan parlamayan camlar, yüzeylerinde yansımayı
azaltmak yerine yansımayı kıran/dağıtan çok ince çukurluklarla kaplıdır.
6.4.4. Reflektif (Yansıtmalı) Kaplama
Kaplama malzemeleri; pencerelerde kullanılacak büyük ebatlı float camların üzerine
ısı, ışık yansıtması veya absorplaması gibi özellikler kazandırmak amacıyla uygulanabilir.
Güneş kontrollü camlar; evin içerisinin yazın aşırı ısınmaması için, güneşten gelen radyant
ısının bir kısmını absorbe eder veya yansıtır. Görünür yansımalı camlar; genellikle metalik
bir görünüm elde edilerek, renkli ve artırılmış bir yansıma ile özel mimari etkiler yaratır. Isı
kontrollü camlar; çift cam uygulamasının bir yüzünü oluşturur ve oda sıcaklığında cisimler
tarafından yayımlanan uzun dalgalı ısı radyasyonunu yansıtır, böylelikle ılık bir odanın ısı
kaybı azaltılır. Bu tür kaplamaların genellikle ısı geçirgenliği yüksek, görünür yansıması
düşüktür.
6.4.5. Elektro İletken Kaplama
Cam; yüzeyinin bazı ilave maddelerle birlikte kalay oksit, indiyum oksit gibi belli
oksitlerle ince bir tabaka hâlinde kaplanması yoluyla elektriksel açıdan iletken hâle
getirilebilir. Günümüzde bu işlem; vakum altındaki bir kaplama prosesi olan,
“SPUTTERING” metodu olarak bilinmektedir. Aynı zamanda, menevişleme (sıcak kaplama)
metodunda olduğu gibi sıcak camın, uygun metal bileşiklerin sprey veya buharı ile
muameleye tabi tutulmasıyla da iletken kaplamalar yapmak mümkündür. Bu kaplamalarla
cam, yine saydam kalır fakat kaplamanın kalınlığına ve rengine bağlı olarak renkli bir
yansıması olabilir.
Bu tür uygulamaların önemli bir kullanım alanı; camın elektronik cihazların
elektriksel bağlantıları için bir baz teşkil etmesidir. Bunun basit bir örneği; cep hesap
makinelerinin göstergelerinde bulunur. İletken kaplamalı camlar; daha büyük ölçüde, tren ve
uçakların kumanda kabinlerinde kullanılır. Kaplamadan, bir elektrik akımı geçirilerek camda
oluşacak buğu veya buzlanma önlenir. Bu tür camlar, genellikle renkli yansımaları nedeniyle
diğerlerinden ayırt edilebilir. Bu camlar, araba arka camlarında olduğu gibi üzerinde
rezistans bulunan camlardan farklıdır.
6.4.6. Sülfürleme / Sülfatlama
Bu proses, cam yüzeyinin kükürt dioksit (SO2) buharlarından etkilenmesi esasına
dayanır. Kükürt dioksit gazı, sodyum oksit ile reaksiyona girerek cam yüzeyinde, kükürt
çiçeklenmesi denilen dumansı bir görünüm yaratır. Bu oluşum, mamulün aşınma direncini de
artırıcı yöndedir fakat esas etki, kimyasal dayanıklılığın artırılmasıdır. Pratik olarak
sülfatlama işlemi; mamul, soğutma fırınına girmeden önce, içine toz veya palet hâlinde
amonyum sülfat atılarak yapılır.
75
Sülfatlanan cam mamullerin kimyasal dayanıklılığı, diğerlerine oranla önemli ölçüde
daha yüksektir ve özellikle, kimyasal dayanıklılığın gerekli olduğu laboratuar malzemeleri
ve serum gibi ecza şişeleri için kullanılır.
6.4.7. Aşınma Direnci İçin Sıcak Kaplama
Günümüzde geri dönüşümlü şişelerin; dolum hatlarının yüksek hızına ve geri dönüş
işlemlerine uyum sağlayabilmeleri ve performanslarını artırmak için sıcak kaplama
kullanılmaktadır. Sıcak kaplama sonucunda mamulün, aşınma ve kimyasal direnci
artırılarak, performansı yükseltilir. Aynı zamanda sıcak kaplamanın artırdığı performans
sayesinde, şişelerin gramajları düşürülerek üretim verimleri artırılabilmiştir.
Sıcak kaplama; genellikle cam şişelere, şekillendirme makinesi ile soğutma fırını
arasında uygulanır. Uygulama metodu; bir tünel veya davlumbaz altında şişeleri, kaplama
maddesinin spreyi ve buharına tutmaktır. Sıcak kaplamada genellikle kalay ve titanyum gibi
metaller kullanılır. Kaplama sırasında havalandırma iyi olmalıdır. Çünkü metal klorürleri,
asit buharı ve asidik yoğuşumlar meydana getirir.
6.4.8. Soğuk Kaplama
Soğuk kaplama da sıcak kaplama gibi mamul şekillendikten sonra, tavlama işleminin
sonunda veya sonuna yakın bir yerde yapılır. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan soğuk
kaplama malzemeleri stearatlar, glikoller, polietilen ve oleik asittir.
Soğuk kaplama metodu; genellikle şişe veya kavanozların, üstten spreylenmesi veya
kaplama malzemesinin buharına tutulması şeklindedir.
Soğuk kaplamalar, sıcak kaplamalar kadar dayanıklı (uzun ömürlü) değildir. Ancak
şişe üreticisine; şişe ve kavanozların hızlı dolum hatlarındaki doldurma, kapaklama ve
etiketleme işlemlerinde maruz kaldıkları şartlara benzer şartlar olan, kalite kontrol ve ayırma
makinelerinden geçişleri sırasında yardımcı olurlar.
Sıcak ve soğuk kaplamanın birlikte uygulanması; mamul performansını bu
kaplamalardan sadece birisinin kullanılmış olması durumuna kıyasla çok daha fazla artırır.
6.4.9. Cam-Plastik Laminasyonu
Bu proses; araba, uçak vb. araçların lamine edilmiş ön camları ve kurşun geçirmez
emniyet camlarının yapımında kullanılır. Düz camlar, bir fırından geçirilerek; önceden
belirlenmiş bir formu alacak şekilde, yumuşayarak sarkmaları sağlanır. Tam olarak rutubeti
alınmış bir Polivinil Butiral (PVB) plakanın iki tarafına, yine çok iyi şekilde temizlenmiş iki
cam plaka yerleştirilir ve bütün bu işlemler tozsuz ve rutubeti kontrollü bir ortamda
gerçekleştirilir. Hazırlanan bu sandviç, radyan ısıtmalı tünellerden ve presleme sisteminden
geçirilerek yapışmanın tam olması için 140 OC’da tutulur. Daha sonra yavaş bir tempo ile
oda sıcaklığına soğutulur.
76
Böyle bir cam kırıldığında yüzeydeki cam, küçük parçalara ayrılır fakat aradaki
yapıştırıcı plaka üzerinde kalarak dağılmaz.
6.4.10. Kimyasal Sertleştirme
Bu işlem sırasında, belli bir cam kompozisyonuna sahip olan mamul, ergimiş alkali
tuzu banyosuna batırılır. Tavlama noktasının üzerindeki bir sıcaklıkta, cam yüzeyindeki
sodyum iyonlarının lityum iyonları ile yer değiştirmesi, mamul dış yüzeyinde baskı gerilimi
altında bir tabaka yaratır. Bir başka yöntem ise; cam yüzeyinden küçük çaplı iyonları
uzaklaştırdıktan sonra, bunların yerine daha büyük çaplı alkali iyonlarının sokulmasıdır.
Örneğin; camın bağıl deformasyon (gerilim) noktasında, sodyum iyonlarının potasyum
iyonları ile yer değiştirmesi sağlanır.
Bu tür tekniklerin kullanımı oldukça uzun ve pahalıdır. Süpersonik uçaklar ve uzay
araçlarının pencereleri gibi özel ürünlere uygulanmaktadır.
6.4.11. Elektrolüminesan Kaplama
Ev ve endüstriyel aydınlatmada kullanılan floresan tüpleri, cıvalı lambalardır ve iç
yüzleri cıva radyasyonunun yayılması ile uyarılarak floresan ışıma yapan, kalsiyum tungstat
veya çinko sülfür bileşikleriyle kaplanmıştır. Farklı bileşikler, farklı renklerde ışımaya yol
açar ve aydınlatmada renk tercihi yapılabilmesine olanak yaratır.
6.4.12. Cam Kaplama
Bu yöntem basit bir yüzey ilave (kaplama) işlemi olmayıp esas itibariyle şekillendirme
prosesinin bir parçasını oluşturmaktadır. Bununla birlikte tekniğin esası; istenen nitelikleri
elde etmek üzere, bir camın bir başka camla kaplanmasıdır. Bu konuda çeşitli prosesler
vardır. Bunlardan biri; hafifletilmiş, sertleştirilmiş, opal zücaciye mamullerinin üretimidir.
İnce kesitli yoğun opal camların; atmosferik şartlara, yıkamaya ve gıda asitlerine karşı
dayanıklılığı düşüktür. Zücaciye mamulün üretilmesi için, düz ve yoğun opal camdan bir
şerit; ısıl genleşme katsayısı kendisinden daha düşük, fakat kimyasal dayanıklılığı daha
yüksek, çok ince iki renksiz cam tabakası arasında sandviç hâline getirilir. Sandviç hâline
getirilmiş (kompozit) cam plakası, döner dolaba benzeyen dikey bir makinenin üzerinde yer
alan, bir dizi kalıba yerleştirilir. Cam, vakumla kalıbın içine emildikten sonra fazlalıklar tam
olarak kalıbın üzerine oturan giyotin ile kesilir. Şekillendirilmesi tamamlanan mamul,
süslenir ve hava püskürtülerek sertleştirilir. Fakat esas mukavemet, mamul iç kısmı ile dış
tabakası arasındaki ısıl genleşme uyumsuzluğundan kaynaklanır. Yüksek genleşme katsayısı
olan iç kısım, soğutma karşısında büzülür ve o sırada katılaşmış olan düşük genleşme
katsayılı dış tabakayı baskı gerilimi altında bırakır.
Bir diğer örnek; düşük basınçlı sodyum buharının kullanıldığı lambalardan verilebilir.
Burada kullanılan ampul camının, ergimiş sodyumun etkisine dayanabilmesi gerekir. Söz
konusu şartı en iyi şekilde yerine getirebilecek camlar ise, aynı zamanda suda da çözünürler.
Bu ise, rutubetli iklimlerde kullanılacak sokak lambaları için istenmeyen bir durumdur. Bu
77
nedenle dış yüzü soda-kireç camı, iç yüzü çok ince bir tabaka hâlinde, sodyum etkisine karşı
dayanıklı bir camla kaplanmış özel opal kaplama bir cam tüp üretilir. Elde edilen kompozit
camlı tüp, sodyum lambası için gerekli olan şartların ikisini de sağlar.
Cam kaplamaya diğer bir örnekte optik elyaftır. Burada; kırılma indeksi yüksek olan
bir cam, kırılma indeksi düşük olan bir camla kaplanmıştır. Bu şekilde yapılan optik elyaf
ışığı iç yansımalarla iletir. Bu özellikten tıbbi endoskopların yapımında ve
telekomünikasyonda yararlanılır.
78
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup cam yüzey aşındırmaları ve kaplamaları
hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Camın kullanım alanına göre hangi soğuk
şekillendirme yönteminin kullanılmasının
uygun olacağını araştırınız.
Cam yüzeyinin mekanik olarak nasıl
aşındırılacağını araştırınız.
Cam yüzeyinin kimyasal olarak nasıl
aşındırılacağını araştırınız.
Cam yüzeyini renklendirmede kullanılan
boyaları araştırınız.
Cam kaplama metotlarını araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Soğuk cam şekillendirme yöntemlerini
araştırınız.
Cam yüzey aşındırma ve kaplama
metotları ile elde edilen camların
kullanım yerlerini araştırınız.
Soğuk cam şekillendirme
yöntemlerinde kullanılan araç-gereci
araştırınız.
Soğuk şekillendirme yöntemleri ile
cama katılabilecek fiziksel ve
kimyasal özellikleri araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde
yapılmış tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
79
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi cam yüzey kaplamalarının amaçları içerisinde yer almaz?
A) Derecelendirme
B) Dekor
C) Harmanın ergimesini kolaylaştırmak
D) Elektriksel özellikleri geliştirmek
2. Yüzeyi parlamayan bir cam elde etmek için kullanılan kaplama metodu
aşağıdakilerden hangisidir?
A) Vakumla metal kaplama
B) Anti-reflektif kaplama
C) Reflektif kaplama
D) Elektro iletken kaplama
3. 3. Geri dönüşümlü şişelerin; dolum hatlarının yüksek hızına ve geri dönüş işlemlerine
uyum sağlayabilmeleri ve performanslarını artırmak amacıyla uygulanan kaplama
metodu aşağıdakilerden hangisidir?
A) Sülfürleme/sülfatlama
B) Elektro iletken kaplama
C) Anti-reflektif kaplama
D) Sıcak kaplama
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. ......................; camın, gümüş çözeltisi ve indirgen bir maddeden oluşan bir çözeltiye
daldırılması ile elde edilir.
5. ..................... kaplamalı camlar; daha büyük ölçüde, tren ve uçakların kumanda
kabinlerinde oluşacak buğu ve buzlanmayı önlemek amacıyla kullanılır.
6. Sülfürleme/sülfatlama mamulün aşınma direncini artırır. Fakat esas etkisi
......................... dayanıklılığın artırılmasıdır.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Mekanik aşındırma genellikle kademeli olarak yapılır, önce ince taneli dişlerle
başlanır ve gittikçe kalınlaşan dişlerle devam edilir.
8. ( ) Camın ana ham maddesi olan silisi en iyi çözebilen asit hidroflorik asittir.
9. ( ) Lamineli camlar kırıldığında; yüzeydeki cam, küçük parçalara ayrılır fakat aradaki
yapıştırıcı plaka üzerinde kalarak dağılmaz.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
80
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
81
ÖĞRENME FAALİYETİ–7
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; camın
tavlanmasını açıklayabileceksiniz.
Camın tavlanmasının nedenlerini araştırınız.
Tavlama prosesinin temel prensiplerini araştırınız.
Tavlama metotlarını araştırınız.
Isıl sertleştirme prosesini araştırınız.
Polariskop cihazını ve kullanımını araştırınız. Bulduğunuz sonuçları dosya
hâline getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
7. CAMIN TAVLANMASI
Cam, sıcak ve akışkan hâldeyken şekillendirilir, ancak soğuk ve sert olduğunda
kullanılır. Camın, şüphesiz şekillendirme sıcaklığından oda sıcaklığına, soğuması gerekir.
Cam mamullerin çoğu, önceden özel önlemler alınmaksızın soğumaya bırakılırsa,
muhtemelen derhâl veya daha sonra kesilme ya da dekorlanma sırasında hatta kullanırken
kırılır. Kırılmanın nedeni, camın içinde bulunan ve kırılmaya neden olan gerilimlerdir. Çoğu
amaçlar için, bu gerilimleri yok etmeye ihtiyaç duyarız ve bu yüzden şekillendirme
sonrasında camı tavlarız.
Tavlama, kontrollü bir soğutma prosesidir ve aynı zamanda ısıtmayı da gerektirebilir.
Çelik gibi metaller, şekillendirildikten sonra çeşitli nedenlerle tavlanır, ancak küçük bir
farkla cam mamuller, gerilimlerin azaltılması için tavlanır.
Tavlamayı etkileyen faktörleri şu şekilde sıralayabiliriz:
Cam kalınlığı
Camın kompozisyonu
Camın genleşme özellikleri
Şekillendirme yöntemi
Ürün tipi
Tavlama teçhizatının tipi
ÖĞRENME FAALİYETİ–7
AMAÇ
ARAŞTIRMA
82
Cam elyaf ve ince cidarlı cam tüplerin dışında, tavlama metotlarını üç kategoriye
ayırabiliriz.
El alevi ile tavlama (ampul işleme ya da laboratuar camı üfleme işlemleri vb.)
Sabit tavlama fırınları (az miktardaki üretim için ya da özel ürünler için
kullanılır.)
Sürekli tavlama fırınları veya tünel fırınlar (büyük miktarlarda cam mamulün
üretilmesi gerektiğinde kullanılır.)
7.1. Gerilim ve Bağıl Deformasyon
Eğer bir lastik bandı ellerinizle tutup gererseniz ellerinizi birleştirmeye çalışan bir
kuvvet hissedersiniz. Bu, lastiğin içindeki gerilime karşı koyan, bandı önceki durumuna ve
orijinal boyuna getirmeye çalışan kuvvettir. Bu karşı kuvvet, bandı germek için sarf ettiğiniz
kuvvete tam olarak eşdeğerdir.
Benzer iki bandı birlikte alırsanız, bunları germek için, tek bantta kullandığınız
kuvvetin iki katı kadar fazla kuvvet kullanmaya ihtiyaç duyarsınız. Bunun nedeni; iki kat
kalın lastiğin geriliminin sebep olduğu karşı kuvvet, öncekinin iki katı kadar büyük
olmasıdır. Gerilim miktarını ölçmek için uyguladığımız kuvveti lastiğin kesit alanına böleriz.
Şekil 7.1’de gerilim kuvvetinin nasıl hesaplanacağı gösterilmiştir.
Alan
Kuvvet
Şekil 7.1: Gerilim kuvvetinin hesaplanması
Bağıl deformasyon, genellikle gerilme miktarı ile ölçülür. Uzunluktaki değişimin ilk
uzunluğa oranı olarak ifade edilir. Şekil 7.2’de bağıl deformasyonun nasıl hesaplanacağı
gösterilmiştir.
L1
İlk uzunluk
(L0) Uzunluktaki
Değişim (L)
Şekil 7.2: Bağıl Deformasyonun hesaplanması
83
Gerilme, aynı zamanda TANSİYON olarak adlandırılır ve yaygın olarak çekme
gerilimi ve bağıl deformasyondan söz edilir. Bunun karşıtı; baskı, sıkıştırma ya da
kompresyondur ve baskı gerilimine ve deformasyona neden olur.
Bir malzemeye yük uygulanıp kaldırıldıktan sonra malzeme eski şekline dönebilirse
“ELASTİK” şekil değişimi oluşmuştur. Malzemeye yük uygulandıktan sonra yük
kaldırıldığında malzeme eski şekline dönemezse ve yeni bir şekil almışsa “PLASTİK” şekil
değişimi oluşmuştur. Malzemeye yük uygulanıp kaldırıldıktan sonra hemen değil de zamanla
eski şekline dönebiliyorsa “ANELASTİK” şekil değişimi oluşmuştur.
Yaklaşık 400 OC’nin altındaki sıcaklıklarda cam da elastiktir. Ancak hafif bir bağıl
deformasyon, büyük bir gerilim meydana getirir. Eğer bir elastik malzemeyi gererseniz ya da
sıkıştırırsanız ve sonra bu kuvveti geri çekerseniz, malzeme tekrar orijinal boyuna
dönecektir.
7.2. Isıtma, Soğutma ve Geçici Gerilimler
Tavlama konusunda bizi özellikle, cam ısıtıldığında veya soğutulduğunda meydana
gelen gerilimler ilgilendirmektedir.
Cam kötü bir ısı iletkenidir.
Cam, ısınırken genleşir ve soğurken daralır (büzülür.).
Bir cam parçasının her iki yüzünü birlikte ısıtırsanız; sıcaklık, dış yüzlerinde hızla
yükselir. Camın ısıl geçirgenliği düşük olduğundan iç kısımlarında sıcaklığın yükselme hızı
daha yavaştır. Cam parçasının dış tarafı, iç tarafından daha sıcaktır ve cam, ısınma ile
genleşir ve dış tarafının iç tarafından daha uzun olması gerekir. Ancak bu bir düz cam
parçasıdır ve bu nedenle iç ve dış tarafının aynı boyda olması zorunludur. Cam plakanın bu
boyu, iç ve dış tabakalarının ulaşmak istedikleri boylar arasında bir uzlaşı ya da denge boyu
durumunda olmak zorundadır. Dış taraf, olması gerekenden daha kısa ve iç taraf, olması
gerekenden daha uzundur. Bu nedenle cam elastik olduğundan gerilimler oluşur. Dış tarafta
kompresyon (baskı), iç tarafta (merkezde) gerilme oluşur. Daha basit ifade edersek, iç tarafı
(merkezi), dış tarafına baskı yapar; dış tarafı da iç tarafı gerdirir. Bunlar “Geçici Gerilimler”
olarak adlandırılır, çünkü yalnızca sıcaklık farklılığı olduğu zaman mevcuttur.
Camı soğutursak; dış tarafı iç tarafından daha çabuk soğur. Cam plakanın sıcaklığı her
tarafında aynı oluncaya kadar soğutulursa; dış tarafında çekme gerilimi, iç tarafında bir
sıkıştırma gerilimi oluşur. Daha hızlı soğutma, daha büyük sıcaklık farkına ve daha fazla
gerilimlerin oluşmasına neden olur. Özellikle dış taraftaki çekme gerilimi, kırılmaya neden
olacak yeterli büyüklükte olabilir. Bu durum “Termal Şok” olarak tanımlanır.
7.3. Sürekli (kalıcı) Gerilimler
Gerilimleri yok etmek ya da azaltmak amacı ile camı tavlarız; ancak bunlar, önce
tanımlamış olduğumuz geçici gerilimler değildir. Bunlar, camın tamamen soğutulmasından
sonra, içinde kalmış olan gerilimlerdir. Bunlara “Sürekli (kalıcı) Gerilimler” denir. Bunlar
84
camın şekillendirildiği sıcaklıktan, oldukça hızlı bir şekilde soğutulması sonucu meydana
gelirler.
Cam şekillendirildikten sonra oda sıcaklığına ani bir şekilde soğutulursa, dış tarafı
hızla soğur ve iç tarafı hâlâ sıcaktır. Dolayısıyla camın iç ve dışı arasında uzunluk farkı
oluşur. Bu uzunluk farkının yani gerilim farkının giderilmesi için cam tavlanır. Önce uygun
bir sıcaklığa kadar cam ısıtılır ve daha sonra kontrollü bir şekilde soğutulur. Bu sayede cam
gerilimden kurtulmuş olur.
7.4. Tavlamanın Temel Prensipleri
Camdan gerilimlerin yok edilmesi çok kolaydır. Cam, gerilimlerin kaybolduğu bir
sıcaklığa kadar, basit olarak ısıtılabilir ve sonra gerilimler kayboluncaya kadar bir süre bu
sıcaklıkta tutulur. Bu işlemi yaptıktan sonra problem camı tekrar soğutmaktır. Yeni bir
gerilimin oluşmaması için cam, kontrollü olarak soğutulmalıdır.
Gerilimlerin büyüklüğü, soğutma hızına bağlı olan iç taraf/dış taraf sıcaklık farkına
dayanır. Gerilimler giderilinceye kadar yavaş soğutma yapılmalıdır. Bu nokta bir kez
geçildikten sonra daha hızlı soğutabiliriz. Çünkü oluşan gerilimler geçicidir ve cam oda
sıcaklığına soğutulduğunda tekrar yok olur. Geriye sadece önemsiz miktarda kalıcı gerilim
kalır.
7.5. Tavlama Rejimi
Şekil 7.3’te bir tavlama programı (rejimi) görülmektedir. Bu programı şöyle
açıklayabiliriz:
Sıcaklık
Tavlama
Noktası Bağıl Deformasyon Noktası
(A) (B) (C) (D) Isıtma
(veya Hızlı
Soğutma) Bekletme Yavaş Soğutma Soğutma Zaman
Şekil 7.3: Tavlama Programı (Rejimi)
(A) Cam, tavlama fırınına giriş sıcaklığına bağlı olarak, soğutularak ya da ısıtılarak
bekletme sıcaklığına getirilir.
(B) Camdaki gerilimler, yeterli bir seviyeye düşürülünceye kadar tavlama noktasına
yakın sıcaklıkta tutulur. Bu “bekletme” periyodudur.
85
(C) Camın merkezindeki sıcaklığın, bağıl deformasyon (tavlama alt) noktasının altına
düşmesi temin edilinceye kadar yavaş soğutulur.
(D) Cam oda sıcaklığına hızla soğutulur, ancak ısıl şok etkisi ile kırılmasına neden
olacak kadar aşırı hızla soğutulmamalıdır. Pratikte; hızlı soğutma, yavaş soğutma hızının
yaklaşık 10 katıdır.
Tavlama programını cam kompozisyonu, camın şekli ve ürün gereksinimleri
etkileyebilir.
7.6. Camın Sertleştirilmesi
Camda kalıcı gerilimlerin bulunmasının avantaj sağladığı durumlar da vardır. Bu
gerilimler, “Termal Sertleştirme” (Temperleme) olarak adlandırılır. Bu işlem; tavlama
noktasının üzerine ısıtılan cam yüzeyine soğuk hava üflenmesi ile yapılır. Sonuçta yüzeyler,
sıkışma gerilimi (baskı gerilimi) altında kalırken, bu gerilim iç taraftaki çekme gerilimleri ile
dengelenir.
Sertleştirilmiş camda yüzeyde baskı gerilimleri oluşturulmuştur. Buna karşılık camın
iç kesiminde bu baskı gerilimini dengeleyen çekme gerilimi vardır. Bu nedenle sertleştirilmiş
cam, kırılmalara karşı umulmadık ölçüde dirençlidir.
Sertleştirilmiş camın önemli kullanım alanı, otomobil camlarıdır. Bunlar kırılmaya
karşı dayanıklı olduğu gibi, kırıldığında da içindeki yüksek çekme gerilimi nedeni ile fiziksel
hasara sebep olmayan çok küçük parçalar hâlinde dağılırlar. Sertleştirilmiş camın başka
kullanım yerleri, bazı cam kapılar, mutfak aletleri, sofra eşyaları ve gözlük camlarıdır.
Cam, ergitilmiş potasyum tuzları banyosuna daldırılmak suretiyle kimyasal olarak da
sertleştirilebilir. Bu yöntem, ısıl sertleştirmeye benzer sonuç verir, fakat baskı gerilimi
tabakası çok ince ve iç kısımdaki çekme gerilimi ise zayıftır.
Günümüzde arabaların ön camları, sertleştirilmiş cam değildir. Bunlar, iki cam
tabakası arasına bir vinil plastik tabakası ilave edilip sıkıştırılarak yapılırlar. Kırılma hâlinde
cam parçaları, plastik tabaka tarafından tutulurlar. Bu tip camlara “Lamine Cam” denir.
7.7. Camdaki Gerilimlerin Saptanmasında Polarize Işık
Kullanılması
Işık bir polarizörden (Polarizasyon dalganın hareket yönüne dik gelen düzlemdeki
salınımların yönünü tanımlayan yansıyan dalgaların bir özelliğidir. Polarizör tanımlanmamış
ya da karışık polarizasyona sahip elektromanyetik dalgalardan oluşan bir ışın demetini iyi-
tanımlanmış bir polarizasyona sokan bir alettir.) geçirildiğinde, bütün titreşimleri tek bir
düzlem içerisindedir. Örneğin bütün titreşimler yukarı ve aşağı doğrudur. Buna “Düzlem-
Polarize Işık” denir. Eğer “Analizör” adı verilen ikinci bir polarizör, kendi polarizasyon
düzlemi birinci polarizöre dik açılı olacak şekilde polarize ışık yoluna konursa, polarize ışık
bunun içinden geçemez. Bir “Polariskop” ya da bağıl deformasyon (gerilim) gözlem aletinin
86
yapısı; bir ışık kaynağı ile birlikte iki polarizörün bu şekilde yerleştirilmesi ile meydana
gelir.
Analizörün içinden doğru bakıldığında polarizör karanlık görünür. Mükemmel
tavlanmış bir cam, polarizör ile analizör arasına yerleştirilirse cam yine karanlık görünür.
Eğer gerilimli bir cam parçası, polarizör ile analizör arasına konursa bu cam, parlak görünür.
Bunun nedeni, polarize ışığın polarizasyon düzleminin, gerilimli camın içinden geçerken
etkilenmesidir. Bu olayın da nedeni, moleküller arasındaki boşluğun farklı yönlerde farklılık
göstermesidir.
Daha yüksek gerilim, molekül yapının daha büyük deformasyonu ve polarize ışığın
daha çok etkilenmesi demektir. Gerilimlerin boyutu hakkında gerçek bir tahminde bulunmak
için cam eşya ile analizör arasına, geçirgen malzemeden yapılmış “Tınt Plate” (hafif renkli
levha) adı verilen bir levha yerleştiririz. Bu parça, gerilimlerin saptanmasında mukayese
standardı olarak kullanılabilen, polarize ışık üzerinde bilinen bir etki oluşturur. Aynı
zamanda bu levha, kompresyonu (baskı gerilimi) ve tansiyonu (çekme gerilimi) farklı
renklerde göstererek iki gerilimi ayırt etmemizi sağlar.
87
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup camın tavlanması hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Camların sıcak şekillendirme
işlemlerinden sonra neden tavlanması
gerektiğini araştırınız.
Tavlama prosesinin temel prensiplerini
araştırınız.
Etkili bir tavlama programı seçimini
etkileyen önemli faktörleri araştırınız.
Isıl sertleşme prosesini ve kullanım
yerlerini araştırınız.
Polariskop cihazını ve kullanımını
araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Tavlama işlemini araştırınız.
Cama uygulanan her sıcak işlemden
sona neden tavlama yapıldığını
araştırınız.
Tavlama prosesinin temel
prensiplerini araştırınız.
Cama niçin ısıl sertleştirme
uygulandığını araştırınız.
Isıl sertleştirme uygulanmış camların
kullanım yerlerini araştırınız.
Polariskop cihazı ve kullanımını
araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde
yapılmış tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
88
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi tavlamayı etkileyen faktörler içerisinde sayılamaz?
A) Cam kalınlığı
B) Camın kompozisyonu
C) Ürün tipi
D) Ergitme fırınının türü
2. Tavlama noktasının üzerine ısıtılan cam yüzeyine soğuk hava üflenmesi ile
gerçekleştirilen işleme verilen isim aşağıdakilerden hangisidir?
A) Laminasyon
B) Temperleme
C) Kaplama
D) Yüzey aşındırma
3. Aşağıdakilerden hangisi temperlenmiş camın kullanım alanları içersinde yer almaz?
A) Bazı cam kapılar
B) Mutfak aletleri
C) Araba ön camları
D) Gözlük camları
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. ......................, deformasyon, uzunluktaki değişimin ilk uzunluğa oranı olarak ifade
edilir.
5. Bir malzemeye yük uygulanıp kaldırıldıktan sonra malzeme eski şekline dönebilmişse
.............................. şekil değişimi oluşmuştur.
6. Camda oluşan kalıcı gerilimleri yok etmek amacıyla ............................ işlemi yapılır.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Temperleme işleminde cam yüzeyleri, sıkışma gerilimi altında kalırken, bu
gerilim iç taraftaki çekme gerilimleri ile dengelenir.
8. ( ) Soğumuş cam kötü bir ısı iletkenidir.
9. ( ) Camdaki gerilimleri saptamak için forehearth denilen cihazlar kullanılır.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
89
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
90
ÖĞRENME FAALİYETİ–8
Bu faaliyette verilecek bilgiler doğrultusunda uygun ortam sağlandığında; cam hataları
ve çatlak oluşumunu açıklayabileceksiniz.
Cam üretim hatalarını araştırınız.
Cam hatalarının muhtemel kaynaklarını araştırınız.
Camın üretim aşamalarında yapılması gereken periyodik kontrolleri araştırınız.
Camın fiziksel özelliklerini araştırınız.
Camın kırılma nedenlerini araştırınız. Bulduğunuz sonuçları dosya hâline
getirerek sınıfta arkadaşlarınızla paylaşınız.
8. CAM HATALARI VE ÇATLAK
OLUŞUMU
Hiçbir üretim prosesi kusursuz değildir, muayene ve test etme, işlemlerin önemli
unsurlarıdır. Muayene ve test; hatalı ürünlerin mümkün olduğu kadar müşteriye
ulaşmamasını garanti etmenin yanı sıra prosesin dikkatle izlenmesini de sağlar.
Cam ürününün kalitesi, malzeme olarak kullanılan camın kalitesine ve şekillendirme
proseslerinin etkinliğine bağlıdır. Bu bölümde, bir malzeme olarak kullanılan camda
oluşabilen hatalar ve bu hataların muhtemel nedenleri incelenecektir.
8.1. Cam Hataları ve Kontroller
Hatalı cam, spesifikasyon limitleri dışındaki camdır. Camın incelenmesi genelde, cam
fabrikasında iki ayrı yerde yapılır.
Tavlama fırını sonuna yakın ya da sonunda: Cam hatalarının görsel muayenesi
ve optik gerilim ölçü aleti kullanarak damar tespiti ve tavlama kalitesi kontrol
muayenelerinin yapıldığı yerdir.
ÖĞRENME FAALİYETİ–8
AMAÇ
ARAŞTIRMA
91
İşletme laboratuvarlarında: Bütün fiziksel ve kimyasal ölçümlerin yapıldığı
yerdir. Büyük cam fabrikalarında, özellikle ham madde girişinin spesifikasyon
limitleri içinde olup olmadığından emin olmak üzere, periyodik muayeneler
uygulanır.
Ürünler imal edildikten ve tavlandıktan sonra cam, muayene edilir. Muayenede
görülmesi muhtemel cam hataları: Habbecik, habbe, iri habbe, renk, taş ve kimyasal
inhomojenite olan damar, düz cam damarı, optik cam damarı, kedi tırmığı şeklinde damarlar
ve devitrifikasyondur. Bu alanda sürdürülen kontrollerin çoğu görsel olup, tavlama ve
homojenlik için polariskop gibi cihazların da kullanıldığı laboratuarlarda gerçekleştirilir.
Laboratuarlarda; fabrikayı terk eden cam ürünlerin, spesifikasyon limitleri içinde
bulunduğundan emin olmak üzere kontrol muayeneleri yapılır. Kontrol muayeneleri bu
noktada, fiziksel ölçümler ve kimyasal analizler olarak iki kategoriye ayrılır. Bu kontroller,
düzenli bir kuralla yapılır. Kontrol muayeneleri şu test ve analizleri içerebilir: Cam dansitesi,
yumuşama noktası, renk, homojenite, kırılma indisi, ısıl genleşme, mukavemet testleri,
tavlama, cam kompozisyonu, ısıl geçirgenlik ve kimyasal dayanıklılık.
Oluşması muhtemel bazı problemleri önleyebilmek için, giren ham maddeler üzerinde
fiziksel ve kimyasal kontrol muayeneleri de yapılır. Örneğin; ham maddelerin tane
büyüklüğü ve sınıflandırma tayinleri, ham maddelerde demir (Fe2O3) miktarı, kızdırma kaybı
tayinleri, bu alanda yapılan tipik kontrollerdir. Kontrollerin sıklığı ve nelerin kontrol
edileceği, cam tipine ve üretilen ürüne göre değişir. Ne yapılabileceği ve ne zaman
yapılacağı ile ilgili aşağıdaki tablo örnek gösterilebilir.
SIKLIK ÖZELLİK / ÖLÇÜLEN HATA / MUAYENE EDİLEN
Sürekli (görsel) Taşlar, habbecik, habbe, iri habbe, renk, damar
1 - 8 saat Tavlama (görsel), homojenlik (görsel), opak veya koyu renkli kapların tavlama kontrolü
için çizik muayenesi, termik şok, kırılma basıncı (iç basınç)
Günlük (her gün)
Cam dansitesi, yumuşama noktası, habbecik sayısı, habbe sayısı, iri habbe sayısı, ışık
geçirgenliği (bal rengi cam), ısıl genleşme, kırılma indisi, mekanik mukavemet
kontrolleri, kumun kızdırma kaybı (bal rengi cam)
Haftalık Cam analizleri, kimyasal dayanıklılık, ham maddelerin elek analizi ve demir miktarı
Aylık Cam analizleri, ışık geçirgenliği grafik eğrileri, ham maddelerin fiziksel ve kimyasal
analizleri, ısıl iletkenlik
Gerektiğinde Damar ölçümü, damar teşhisi, taş teşhisi, harman karışımında segregasyon (ayrışma)
teşhisi için analiz
Tablo 8.1: Cam hatalarının kontrol sıklığı ve kontrol edilecek parametreler
Günümüzde bütün cam analizleri, çoğunlukla x-ışını fluoresans teknikleri kullanılarak
yapılmaktadır. Çünkü bunlar, hızlı tekniklerdir. Bir seri cam analizinden; camın fiziksel
özelliklerinin çoğu hesaplanabilir. Örneğin; yumuşama, tavlama ve alt tavlama noktalarını
kapsayan tam bir viskozite eğrisi. Camın diğer özellikleri olan ısıl genleşme, cam dansitesi
ve ışık kırıcılığı da hesapla bulunabilir.
Bütün kontroller ve ölçümler düzenli olarak yapılırsa sapmaların ve değişim
trendlerinin dikkatli analizleri ile bunlar kontrol vasıtaları hâline gelerek, çıkan camın her
defada spesifikasyon limitleri içinde kalmasını garanti edecek düzeltici işlemler oluşturulur.
Kontrol muayeneleri iki nedenle yapılır:
92
İşletmeden çıkan ürünün tatmin edici olmasını garanti etmek
Prosesin kontrol altında tutulmasını sağlamak
8.1.1. Ham Madde Kontrolleri
Ham madde kontrolleri iki başlık altında incelenebilir. Elek analizi ve kimyasal
analizler.
Elek Analizi (tane büyüklüğü ayırımı): Tane büyüklüğü ayırımı, taneciklerin ya da
granüllerin büyüklük ölçümüdür ve bu işlem laboratuar elekleri kullanılarak eleme
yolu ile yapılır. Tane büyüklüğü, cam hazırlama prosesinin, ergime ve afinasyon
bölümlerini etkiler. Taneler fazla büyük ise, taşlar meydana gelir, çok küçük taneler
hâlinde ise afinasyon yetersiz olur ve harman tozuması meydana gelir ki bu da ısı
geri kazanım sistemlerinin tıkanmasına neden olur.
Kimyasal Analizler: Birçok ham madde doğaldır ve spesifikasyon limitleri
içinde değişkenlik gösterebilir. Böyle ham maddeler; cam kompozisyonu ve
sonuçta camın özelliklerini etkileyebileceği için analiz edilmelidir. En önemli
unsurlardan biri krom oksit (Cr2O3) ve demir oksit (Fe2O3) gibi safsızlıkların
değişkenliğine bakmaktır. Başlangıçtaki değerlerin spesifikasyon limitleri
içinde bulunmasına rağmen, safsızlık miktarındaki değişim, cam rengini etkiler.
Cam, bir karbon sülfür bal rengi camı ise, ham maddelerin içindeki karbon içeren
maddelerin miktarı da dikkatle kontrol altında tutulmalıdır. Bu işlem, kızdırma kaybı
ölçülerek yapılır.
8.1.2. Cam Fiziki Kontrolleri
Cam fiziki kontrolleri:
Dansite
Yumuşama Noktası
Kapanımlar
Homojenlik
olarak sayılabilir. Şimdi bu kontrolleri kısaca inceleyelim.
Dansite: Cam parçalarının özel sıvılar içinde yüzdürülmesi ile ölçülür. Dansite
kompozisyonun sürekli sabit tutulup tutulmadığını, harmanın ve cam hazırlama
prosesinin başarıyla yapılıp yapılmadığını gösterir. Dansite, harman tartım
hatalarını ve herhangi bir harman ayrışımı olup olmadığını teşhis eder. Eğer
aynı üründen birkaç örnek alınırsa bu, homojenlik seviyesine ışık tutar.
Yumuşama Noktası (Littleton): Standart şartlarda ısıtılan bir cam çubuğun,
uzama hızının dikkatle gözlenmesi ile tayin edilir. Yumuşama noktası, cam
kompozisyonundaki değişimleri gösterir. Eğer dansite ile birlikte yapılırsa,
hangi oksidin değiştiğinin bir belirtisini vererek, düzeltici yönde doğru
müdahalede bulunmaya yardımcı olur.
93
Dansite ve yumuşama noktası kontrolleri düzenli olarak yapıldığında, cam analizinin
sıklıkla yapılması gerekli olmayabilir.
Işık kırıcılığı (kırılma indisi) ve ısıl genleşmedeki değişimler de cam
kompozisyonundaki değişkenliklerin belirlenmesine ışık tutar. Kompozisyonları kontrol
etmek için tam cam analizleri yapılır. Tam bir kimyasal analizden yola çıkarak, fiziksel
özelliklerin çoğunu hesaplamak mümkündür. Tam bir cam analizinin hangi sıklıkla
yapılacağı, daha önce yapılan kontrol sonuçlarının düzgünlüğüne bağlıdır.
Kapanımlar: Habbecikler, habbeler ve iri habbeler gibi gaz veya taşlar gibi
katıdır.
Hava kabarcıklarının ve taşların sayısı birim hacimde veya birim ağırlıkta görsel
olarak ölçülür ve bir sayım olarak ifade edilirler.
Habbecik, habbe ve iri habbe sayımları ergimeyi, afinasyonu ve cam hazırlama
prosesinin şartlandırma aşamasını kontrol altında tutmak amacı ile yapılır.
Taş sayımları, cam hazırlama prosesine giren ham maddeleri, ham madde stoklarını
taşıma, şarj etme ve ergime kademelerini kısmen de fırın tuğlalarında aşınma ve kopmaları
kontrol altında tutmak amacı ile yapılır.
Homojenlik: Damarın, polariskop vasıtası ile optik metotlarla görsel olarak
tayini ve çeşitli örnekler üzerinde dansite dağılımının ölçülmesiyle
belirlenebilir. Bu kontrol muayeneleri, tüm camın aynı kompozisyonda
olduğundan emin olmak ve cam hazırlama prosesinin ham madde tartımı,
karıştırma, ham madde taşıma, şarj etme ve afinasyon aşamalarını kontrol
altında tutmak amacı ile yapılır.
8.1.3. Performans Kontrol Testleri
Ham maddelerde ve camlarda, kontrol muayeneleri olduğu gibi son üründe de pek çok
muayene vardır. Bu muayeneler, zaman zaman cam kalitesini kontrol etmenin de bir şekli
olabilir. Bu kontrol muayeneleri genelde, uygulama şartlarında gereken spesifik
karakteristikleri taşıyan ve belli bir standart performans gösteren cam ürünlerin yapımını
garanti etmek amacı ile planlanır.
Fonksiyonlarına göre farklı özellikler taşıması gereken cam ürünlerin kontrol
muayeneleri, genelde bu gereksinim duyulan özelliklere dayandırılır. Çoğunlukla planlanan
bir kontrol muayenesi, her ne kadar bir özelliğin mutlak ölçümünü vermese de, eğer bir
performans muayenesi ise bir değişimin ya da bozulmanın işaretini verecektir.
Performans kontrol muayenelerine örnek verecek olursak, sınaî cam kap (şişe ve
kavanoz) endüstrisinde uygulanan kontrol muayeneleri;
Termik şok
Kırılma basıncı (iç basınç)
Darbe
94
Ya da aydınlatma endüstrisinde uygulanan kontrol muayeneleri;
Yumuşama noktası (littleton)
Akışkanlık sıcaklığı
Dalga boyu ile ifade edilen optik geçirgenlik değerleri
Isıl genleşme katsayısı
Camın-camla ya da camın-metalle yapışma gerilimleri
olarak sayılabilir. Ve bu örnekleri her bir cam ürün için farklı kontroller olarak
çoğaltmak mümkündür. Cam endüstrisinin her bir bölümü, ürünleri için kendi kontrol
testlerini geliştirmişlerdir. Bu kontroller, performans standartlarını gösterdiği gibi, cam
kalitesindeki değişimlerin işaretini verir.
8.2. Cam Hataları ve En Yaygın Sebepleri
Cam hataları genel olarak dört sınıfa ayrılır. Kimyasal inhomojenite, katı ve gaz
kapanımları ve renk. Şimdi bunları inceleyelim.
8.2.1. Gaz Kapanımları – Habbeler
Bu hatalar yaygın olarak HABBECİK, HABBE ve İRİ HABBE olarak adlandırılır.
Habbecik; gaz kabarcıklarıdır. Çoğu kez çapları 0.5 mm’nin altında ve küreseldirler.
Camın her tarafına yayılırlar. Normal olarak cam hazırlama prosesinin ergime ve afinasyon
aşamalarından kaynaklanırlar; çoğu kez verilen sürede, cam miktarının gerektirdiği ergime
ve afinasyon sıcaklığına ulaşılmamış olması nedeni ile görülür. Harman şarj örneklerinin
yetersiz kontrolü, harman maddelerinin içinde hava hapsolması veya ergitme ve afinasyon
maddelerinin yeterli miktarda olmayışı diğer sebeplerdir.
Habbe; genelde çapları 0.5 mm’nin üzerinde ve küresel olan gaz kabarcıklarıdır.
Bazen “Büyük Habbe” olarak adlandırılırlar. Camın her tarafına düzgün bir şekilde
yayılabildikleri gibi, belirli bölgeler içinde veya yol yol hatlar üzerinde bulunabilirler.
Camda düzgün olarak yayıldıklarında, çoğu kez prosesin karıştırma ve afinasyon
aşamalarında oluşur. Bölgesel ya da hatlar hâlinde iseler, genelde forehearth ya da
muhtemelen çalışma havuzundan kaynaklanabilirler.
İri habbeler; çözünememiş gaz kabarcıklarıdır. Ancak şekillendirmede ya da
beslemedeki eğilip bükülmeler nedeni ile kendilerine mahsus ayrıcalığı olan oval
şekildedirler. Bazen dumanlı görünürler ya da içlerinde opak kristal çökelekler bulunur.
Nispeten küçük boyutta olanları, genelde 1 mm’den büyük çaptadır ve daha ciddi
durumlarda 10 mm ya da daha da büyük olabilirler. İri habbeler bölgesel ve yol yol hatlar
hâlindeki habbelere benzer biçimde cam hazırlama prosesinin sonunda oluşurlar. Büyük
hava habbeleri muhtemelen karıştırıcılar, termokupl muhafazaları, vana boşlukları, orifis
ringleri, seviye sensörleri, başıboş metal ya da refrakter parçalarından gaz oluşumu veya
hava sızıntıları ile meydana gelebilir.
95
Cam daima çözünmüş gazları içinde bulundurur. Camın çözünmüş olarak içinde
tutabildiği gaz miktarı; sıcaklığa, fırın iç basıncına ve ergimiş camın kimyasal bileşimine,
özellikle ergimiş camın yükseltgen/indirgen durumuna bağlıdır. Camın indirgen/yükseltgen
durumu da fırın atmosfer şartından etkilenir. Bu şartlardaki herhangi bir değişiklik, örneğin;
fırın sıcaklığında artış ya da fırın basıncında bir düşüş, çözünmüş gazın, camdan hava
habbeleri şeklinde çıkmasına neden olabilir. Bu duruma “Yeniden Kaynama” denir. Yüksek
miktarlarda sülfat ve yüksek fırın cürufu içeren camlar tekrar kaynamaya karşı duyarlıdırlar.
Özellikle karbon sülfürlü bal renkli camlar bu özelliği gösterir.
Camı işleme esnasında özellikle el imalatında; habbecik, habbe ve iri habbe meydana
getirmek mümkündür. Camdaki gazsı kapanımlar, kötü fıska alma, hapsolmuş hava veya
yakıt, pas ve dumandan kaynaklanabilir. Bazen refrakter sarf malzemelerde gaz çıkışına
neden olabilir. Bunlar, içinden cam alınan ringler veya forehearthdaki tüpler, plancerler ya
da orifis ringleri (feederde camın akıtıldığı delik) dir.
8.2.2. Katı Madde Kapanımları
Camda katı madde kapanımı olan taşın kaynağı; harman, fırın refrakterleri,
devitrifikasyon ya da bazı kirlilikler gibi nedenlerle cama girmiş olan katı maddeler olabilir.
Harman taşlarının kaynakları çok iri taneli maddeler içermesi, nem oluşması ile daha
yüksek derecede ergiyen ham maddelerin katılaşması ya da tartım hatalarıdır. Harman taşları
aynı zamanda, harman besleme şeklinin yetersiz kontrolünden de kaynaklanmaktadır. Fırın
sıcaklığının, fırın çekişi için yeterli yükseklikte olmaması taş sebebi olabilir. Ergimiş cam,
yetersiz ısı geçirgenliğine sahipse örneğin; renkli camlarda olduğu gibi, alt tabakaların
harman taşları ile dolu olması, gerçekte yaygın olarak rastlanan bir durumdur. Bu taşlar
yüksek fırın çekişi olduğunda, çoğunlukla camın ana akımı içinde çekilirler.
İdeal olarak, bir fırının içindeki refrakterler camı, etkilemeden ve hiçbir zaman
çözünmeden ve aşınmadan muhafaza etmelidirler. Eğer fırın üst yapısında yanlış refrakter
kullanılırsa, bu refrakter kimyasal ve ya fiziksel olarak parçalanmaya maruz kalabilir ya da
bitişik refrakterlerle reaksiyona girerek bu parçalanmaya sebep olabilir. Bu parçalar er geç
camın içine düşer ve çözünebilirler. Sonunda taşlara, habbelere ve damara sebep olurlar.
Refrakter malzemeler basınç altında parçalanarak ya da ufalanıp dökülerek ergimiş camın
yüzeyine düşebilirler. Ergimiş camla ve harmanla temasta olan refrakterler, fiziksel olarak
aşındırabildiği ve kimyasal olarak etkilenebildiği gibi yüksek sıcaklık etkisi ile de
yumuşatılırlar. Bu etkileşimin ürünleri taş, damar, iri habbe ve habbecik olarak görülebilir.
Devitrifikasyon; camın camsı durumdan, kristal durumuna dönüşümü ile camın
kendisinden meydana gelmektedir. Çoğunlukla camın şartlandırma aşaması sırasında,
kristallenme sıcaklığı civarında ya da altında bekletilmiş olmasının bir sonucudur veya
örneğin; silisini fırının ana kemerinden damlayarak cama girmesi gibi bazı komponentlerin
başka kaynaklardan cama girmesi nedeni ile oluşabilir. Bu durum kompozisyonun dengeli
bileşimini bozar ve hatta normal şartlar altında dahi devitrifikasyona karşı daha duyarlı
yapar. Boru çekme gibi bazı şekillendirme proseslerinde, her birkaç inçde bir ayrı ayrı iğne
gibi ince devitrifikasyon kristalleri oluşabilir.
96
Kirlenmeden kaynaklanan taşlar; ham maddelerin, cam kırığının ve harman
karışımının kirlenmesi nedeni ile camda görülen katı kapanımlardır. Siyah benekler genelde
çözünmemiş kromit taneleridir. Silis taşları kum vasıtasıyla kompozisyona girer. Ya da
yetersiz fabrika temizliği sonucu kirlenmeye neden olan taşlar oluşabilir.
8.2.3. Kimyasal İnhomojenite
Camın geri kalan kısımlarından farklı kompozisyondaki ince bir cam çizgisi ya da
çizgileridir. Şiddetli veya keskin damar gözle görülebilir. Renksiz bir camdaki bu görünüm,
suya gliserin ilave ettiğinizdeki görünümle benzerdir. Böyle bir görünümde olan tabakalar da
camın geri kalan kısmının ışık kırıcılığında farklılıklar meydana getirir.
Züccaciye damarları (cord), ana camdan farklı fiziksel özelliklere sahiptir. Özellikle,
ısıl genleşmedeki farklılık, cam kabın içinde çeşitli derecelerde gerilim meydana getirir.
Ream (düz cam damarı) camsı hatlar, düz cam endüstrisinde kullanılan bir terimdir ve
striae (optik cam damarı) camsı hatlar yaygın olarak optik camlara uygulanan bir terimdir.
Kedi tırmıkları da denilen, pençe izine benzeyen yüzey damarları, ince çizgiler hâlindedir.
Esasen şişe ve kavanoz endüstrisinde kullanılan bir terimdir.
Kimyasal inhomojenite, çoğunlukla harman dairesindeki hatalı tartımlardan, yetersiz
karıştırmadan, harmanın ayrışmasından (segregasyon), harman örtüsünün yetersiz
kontrolünden, yetersiz ergime ve afinasyondan, cam çekişindeki ani artışlardan (fırındaki atıl
camın, ana cam akımları içinde çekilmesine sebep olur) ve çözünen refrakterlerden
kaynaklanır.
8.2.4. Renk
Renk hatası, cam üreticileri ile müşteri arasında kararlaştırılmış olan limitler dışındaki
cam rengidir. İki tip renk hatası vardır:
Çıkan üründe bir renk çizgisi ya da bir renk yoksunluğu vardır.
Ürünün bütününde renk kabul edilemez durumdadır.
Renk çizgileri kimyasal inhomojenitenin bir şeklidir. Ancak damar çizgilerine benzer
şekilde nadiren gerilimlere sebep olurlar. Renksiz camlarda renk çizgileri, çoğu kez camdaki
yükseltgenme/indirgenme seviyelerindeki lokal değişimlerden kaynaklanır. Örneğin;
harmandan kaza eseri çıkarılan belirli yükseltgen (oksidan) maddeler ya da prosesin bazı
aşamalarında fazla indirgen bir atmosfer, bazen harmana az miktarlarda renklendirici
yabancı maddelerin girmesi, renk çizgilerine sebep olabilir.
Renkli camlarda çizgiler çoğunlukla camın hâkim renginden daha soluktur. Bunun
nedeni yükseltgeme (oksidasyon) / indirgeme (redüksiyon) seviyelerimdeki bazı değişimler
ya da kısa bir zaman aralığında, kaza eseri ilavesi ihmal edilen renk verici madde olabilir.
97
8.3. Cam Hatalarının Önlenmesi
Cam hatalarının çoğu genellikle yetersiz kontrolden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle,
cam hatalarının şiddetini ya da ortaya çıkışını azaltan en iyi yol, prosesi iyi kontrol altına
almak ve bunu sürdürmektir. Bu işlem, giren ham maddelerin işleme, tartım, karıştırma,
konveyörle taşıma ve stoklama spesifikasyonlarının tespiti ve bu spesifikasyonlara
uygunluğunu temin etmekle başlar.
Cam ergitme fırını sıcaklıkları, basınçları ve seviyelerini ölçmek için gerekli ölçüm
aletlerinin kalibrasyonu yapılmalı ve performanslarındaki bozulmalara karşı hazırlıklı
olunmalıdır. Düzenli ve sürekli kontrol ve bakım yapılmalıdır. Ölçü aletleri, dikkat çekici
problemler kritik duruma gelmeden önce alarm vermeli ve kaydediciler daha önce ki
kayıtların detaylı olarak incelenmesine meydana verecek şekilde çalışmalıdır.
Proses kontrolün başarısını son olarak gösteren, cam ürünlerin kalitesidir. Sonuç
olarak ürünlerin düzenli kontrol muayenesi, ölçümü ve hataların kaydedilmesi gereklidir.
Süreklilik gösteren hata durumlarında bunların belirlenmesi ve kaynaklarının kesin olarak
tespiti gereklidir.
8.4. Hataların Belirlenmesi
Hatanın belirlenmesi, hata kaynağının tespitinde ilk önemli adımdır. Cam üretiminde
en çok görülen hatalar habbeler, damarlar ve taşlardır. Şimdi bu hatalarla karşılaşıldığında ne
gibi analizler yapmak gereklidir bunları inceleyelim.
8.4.1. Habbeler
Gazsı kapanımlar, yani habbeler görüldüğünde; numuneleri kırmadan önce bulunduğu
durumda incelemek önemlidir. Bir habbede bulunan gazı analiz etmeden önce, habbelerin
tipi, ürün üzerinde birlikte nasıl gruplandıkları, üründe ortaya çıktıkları bölgenin feederle
olan ilişkisi, örneğin feeder ayarları değiştirildiğinde habbe konumunun değişip değişmediği,
incelenmeli ve kaydedilmelidir. Bütün bunlar habbenin içerdiği gaz analizini yapmadan önce
elde edilen ve kaydedilen önemli ipuçlarıdır. Çoğu kez bu ön incelemenin yapılması, gaz
analizleri gereksinimini ortadan kaldırmaktadır.
Gerek duyulursa, hatta küçük kabarcıklarda bulunan çok az miktarda gaz dahi mikro
tekniklerle analiz edilebilir ve oksijen, karbon monoksit, kükürt dioksit, karbon dioksit
gazlarının tespiti, kabarcıkların muhtemel kaynaklarının ipucunu verir. Daima, hataların
ayrıntıları, oluştukları zaman ve çareleri detaylı olarak not edilmelidir. Bu notlar gelecekteki
hatalar için referans olabilir.
8.4.2. Damarlar
Damar kaynağının ipuçları; onların boyutu, şekli, rengi, ürün üzerindeki pozisyonu ve
taşlarla ilişkisinin olup olmadığı not edilerek elde edilebilir. Renksiz bir damarın
98
görünebilirliği, kendi ışık kırıcılığı ile ana camın ışık kırıcılığı arasındaki farka bağlıdır. Bu
durum, kompozisyon farklılığından kaynaklanır.
Damar, camdan farklı kompozisyonda ve farklı genleşmededir. Bu durum, gerilime
neden olur. Gerilimin boyutu ve türü kompozisyon farkına bağlıdır. Bir polariskop
muayenesi ile gerilim tespit edilebilir. İleri tekniklerle, damar kompozisyonu ayrıntılı olarak
tayin edilebilir. Bu uygulama, uygun bir damar numunesi, ana camdan izole edilebildiği
takdirde mümkündür. Böyle bir izolasyon ise çoğu kez çok güçtür.
8.4.3. Taşlar
Cam türü, taşların durumu ve görünümü üzerinde önemli bir etkendir. Örneğin; bir
silis taşı ısıl genleşmesi çok daha yüksek bir cam içinde meydana geldiğinde büyük bir
olasılıkla çatlaklar ağı ile çevrilidir. Diğer taraftan, aynı taş, sert bir borosilikat camında çok
daha az çatlaklarla farklı görünecektir. Çünkü borosilikat camının genleşme katsayısı, şişe
camının genleşme katsayısının üçte biri civarında düşük bir değerdir. Taşın camda nasıl
bulunduğu her şart ve durumda önemlidir. İlk olarak tam bir fiziksel muayene yapılmalıdır.
Taşları incelemede nispeten ucuz ve kullanışlı bir araç olan basit bir el merceği
kullanılır. Ancak daha detaylı inceleme veya belirleme işlemlerinde bir mineral mikroskobu
kullanılmalıdır. Mikroskopla yapılan çalışmalarda, taşın ince bir kesitinin hazırlanması ve
ışık geçirgenliği yolu ile muayene edilmesi gerekir. Taş tanımı, basit ve karmaşık tekniklerin
birlikte kullanılması ile yapılabilir ancak, damar tanımında özellikle mikroskop teknikleri
için iyi bir numune hazırlanması gerekir.
8.5. Camın Kırılması
Herkes camın kırılgan olduğunu bilir ancak aslında bütün cam eşyalar aynı
kırılganlıkta değildir. Aşağıdaki örnekler dikkate alındığında;
Yeni çekilmiş cam elyaflar, 17.500 bardan daha büyük bir kırılma gerilimi
gösterir.
Hiçbir şey ile temas etmemiş cam, örneğin üfleme bir kabın iç yüzeyleri gibi,
kırılmadan önce 7.000 bar civarında gerileme dayanabilir.
Pres veya üfleme kapların dış yüzeyleri ise % 50 daha az kırılma gerilimi
gösterirler.
Hafifçe çizilmiş aynı kap, orijinal mukavemetinin % 10’una yakın bir kırılma
mukavemetine dayanabilir.
Aşınma veya derin çizilme, kırılma mukavemetini % 5’e ya da daha aza
düşürür.
Yukarıdaki örneklerde, cam ürünlerin kırılma mukavemetinin, yüzeylerinin bulunduğu
şartlara çok bağlı olduğu açıktır. Bunu anlamak için camın nasıl kırıldığının dikkatle
incelenmesi gerekir.
99
8.5.1. Kırık Oluşumu
Cam genelde yüzeyinde bir noktada veya bazen cam içindeki bir kapanımda bir çatlak
başladığında kırılır. Çoğu kez bu olay, cam çatlak başlangıç noktasında, bir çekme gerilimine
maruz kaldığında medyana gelir.
Sıradan bir cam eşyanın yüzeyi dikkatle incelenirse, çok ince yarıklar ya da çatlaklar
içerdiği görülür. Yüzeyi gerilimli olduğunda, gerilim (tansiyon) yönüne dik açılarda bulunan
çatlaklar açılmaya başlar. Çekme kuvveti, yarık ya da çatlağın ucunda yoğunlaşır ve camda
önce uygulanan gerilimden daha yüksek, lokal bir gerilim meydana getirir. Bu nedenle
yarıklara, bazen Gerilim Yükseltici adı verilir. Lokalize gerilimler, yeterince yüksek
olduğunda, çatlak camın içinde yayılır ve bir kırık oluşur.
Çoğu malzemelerde, yüzey çatlakları benzer bir yolla hareket eder ancak, kristal
yapısındaki materyallerde, örneğin metal veya taş, ya da lifli yapıda olan, örneğin ağaç
yapısında, yayılan çatlak bir kristal taneciğinin yüzeyine ya da bir lif yüzeyine çarptığında
saptırılır ve böylece çatlak kolayca yayılamaz. Camda kristaller ya da lifler yoktur ve bu
nedenle bir kere başlatılan bir çatlak, camın içinde bir uçtan bir uca ilerler.
Büyük bir yarığın, ucunda oluşturduğu basınç, küçük bir yarıktakinden daha büyüktür.
Bu yüzden, daha düşük bir basınç uygulanması kırılmaya neden olur. Bir cam eşyanın
mukavemeti onun yüzey şartlarına bağlıdır. Bir cam eşyanın yüzeyi kazıyarak çizilebilir,
mekanik darbe ya da lokal olarak termik şok ile tahrip edilebilir ve bu yollarla küçük yüzey
çatlakları oluşturulabilir. Atmosfer ya da sıvılarla temas ettiğinde, kimyasal olarak cam
yüzeyinde küçük oyuklar oluşabilir. Bu çatlak ve çukurluklar, gerilim yükseltici gibi etki
yapan yarıklardır.
Yüzey çatlaklarının camın içinden yayılmasına neden olan gerilme, gerilmeleri
mekanik olarak oluşturabilir. Örneğin, bir cam düşürüldüğünde darbe ile ya da bir şişe
doldurulduğunda iç basınç ile veya ısıl nedenlerle kırık oluşabilir. Isıl nedene bağlı gerilimler
gerilme basıncı şeklinde ortaya çıkabilir. Cam eşyaların kırılma eğilimi, bir dereceye kadar
çeşitli metotlarla sınırlandırılabilir. Bu metotlar:
Yüzey çatlağına sebep olan kolayca zedelenebilir keskin kenarlar, yakılarak
parlatma yolu ile yok edilebilir.
Asitle aşındırma, yarıkları geçici olarak yok eder.
Güvenli yüzey kaplamaları, aşınma şansını azaltır.
Yüzeylere bir baskı gerilimi uygulaması olan cam sertleştirilmesi, çatlakların
yayılmasına neden olabilecek herhangi bir çekme geriliminin önce bu baskı
gerilimini yenmesini gerektirerek kırılmayı zorlaştırır.
8.5.2. Kırık Analizleri
Çatlak yüzlerini inceleyerek nedeninin ya da çatlak tipini belirlemek mümkündür. Bir
çatlağın başlangıç noktası genelde düzgün bir ayna yüzeyi ile çevrilidir. Çatlağın
başlangıcından ileri doğru farklı görünümdeki alanlara doğru hareket ettiğinizde, gelişim
sırasına göre, düzgün ayna yüzeyinden noktasal görünümde bir yüzeye ve pütürlü bir yüzeyi
100
müteakip, tüy teleklerine benzeyen izlere, tüy izlerinin yönüne dik açıda harelere rastlanır.
Hareler, çatlağın ilerleyişi yönünde yayılırlar. Tüyler; gerçekte seviyelerini değiştiren, çatlak
yüzeyinde yer alır ve farklı düzlemler boyunca birlikte ilerler. Bu nedenle çatlağın gelişimini
geriye doğru izleyerek başlangıç noktasına geri dönebilirsiniz. Böylece, kırılmış bir cam
eşyanın parçalarının bulmacasını çözmek için, her bir kırılmış yüzeyin hareket yönünü
işaretleyerek hepsinin başlangıç yerini bulmamız mümkündür.
Bir el merceği ya da düşük güçlü bir mikroskop yardımı ile çatlak başlangıcını
inceleyerek, mevcut çatlağın be türde bir çatlak olduğunu görebilirsiniz. Çatlak, ürünün
imalat esnasında dolum ya da kullanımda kaza eseri hasara uğramasından veya cam eşyanın
ısıl veya mekanik şoka maruz kalmasından kaynaklanmış olabilir. Çatlak nedeni ne olursa
olsun dikkatle ve sabırla parçaların bir araya getirilmesi ve incelenmesi ile yapısı açıklığa
kavuşturulmalıdır.
İmalat esnasında kırılan ürünler üzerinde, düzenli olarak kırık incelemeleri ve çatlak
analizleri yapmak önemlidir. Bu yolla kırılma nedenlerinin tespiti ve bu nedenlerin hızla
düzeltilmesi mümkündür.
101
UYGULAMA FAALİYETİ
Aşağıdaki işlem basamaklarını okuyup camın tavlanması hakkında araştırma yapınız.
İşlem Basamakları Öneriler
Cam üretim hatalarını araştırınız.
Cam üretim hatalarının muhtemel
kaynaklarını araştırınız.
Camın üretim aşamalarında yapılması
gereken periyodik kontrolleri araştırınız.
Camın fiziksel özelliklerini araştırınız.
Camın yüzey çatlaklarını ve kırılmasını
araştırınız.
Size en yakın kütüphanelerin açık
adresini ve yerini öğreniniz.
Kütüphanedeki görevli memurlardan
aradığınız konunun hangi bölüm ve
numaralarda kayıtlı olduğu hakkında
bilgi edininiz.
Cam üretim hatalarını araştırınız.
Cam üretim hatalarının muhtemel
kaynaklarını araştırınız.
Camın üretim aşamalarında yapılması
gereken periyodik kontrolleri
araştırınız.
Camın fiziksel özelliklerini araştırınız.
Camın yüzey çatlaklarını ve
kırılmasını araştırınız.
Alanınızla ilgili üniversitelerde
yapılmış tezleri inceleyiniz.
Yaptığınız araştırmaları sınıftaki
arkadaşlarınızla paylaşarak tartışınız.
Yaptığınız araştırmaları dosyalayarak
kendinize bir kaynak oluşturunuz.
UYGULAMA FAALİYETİ
102
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi gaz kapanımları içerisinde yer almaz?
A) Habbe
B) İri habbe
C) Renk
D) Habbecik
2. Aşağıdakilerden hangisi camda katı madde kapanımı oluşum nedenleri içerisinde yer
almaz?
A) Fırın refrakterleri
B) Na2SO4 kullanımı
C) Ham madde miktarı
D) Devitrifikasyon
3. Müşteri ve cam üreticisi arasındaki anlaşmaya bağlı olarak limitleri belirlenen üretim
hatası aşağıdakilerden hangisidir?
A) Katı kapanımlar
B) Gaz kapanımlar
C) Kimyasal inhomojenite
D) Renk
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
4. Cam ham maddelerinin tane büyüklüğü, cam hazırlama prosesinin ...........................
ve afinasyon bölümlerini etkiler.
5. Fırın sıcaklığında artış ya da fırın basıncında bir düşüş çözünmüş gazın, camdan hava
habbeleri şeklinde çıkmasına neden olabilir. Bu duruma .................... .....................
denir.
6. Cam ergitme fırını sıcaklıkları, basınçları ve seviyelerini ölçmek için gerekli ölçüm
aletlerinin ................................... yapılmalıdır.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
7. ( ) Habbecik, habbe ve iri habbe sayımları ergimeyi, afinasyonu ve cam hazırlama
prosesinin şartlandırma aşamasını kontrol altında tutmak amacı ile yapılır.
8. ( ) Çapları 0,5 mm’nin altında ve küresel olan gaz kapanımlara iri habbe denir.
9. ( ) Yüzey çatlağına sebep olan kolayca zedelenebilir keskin kenarlar, yakılarak
parlatma yolu ile yok edilebilir.
ÖLÇME VE DEĞERLENDİRME
103
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise “Modül Değerlendirme”ye geçiniz
104
MODÜL DEĞERLENDİRME
Aşağıdaki soruları dikkatlice okuyunuz ve doğru seçeneği işaretleyiniz.
1. Aşağıdakilerden hangisi cam ham maddelerinin kalitesinin etkilendiği faktörler
içerisinde yer almaz?
A) Kirletilme
B) Ergime
C) Bozulma
D) Segregasyon
2. “Harmanın dekompoze olması, reaksiyona girmesi ve oksitler hâlinde çözünmesi”
olayına verilen isim aşağıdakilerden hangisidir?
A) Homojenizasyon
B) Afinasyon
C) Şartlandırma
D) Ergitme
3. Aşağıdakilerden hangisi ısı geri kazanım ekipmanları içerisinde yer almaz?
A) Reküperatör
B) Rejeneratör
C) Forehearth
D) Atık ısı kazanları
4. Ergitme fırınları içerisinde konveksiyon akımlarını sıcak nokta ya da civarında
kuvvetlendirmek için yaygın olarak kullanılan 3 metot vardır. Aşağıdakilerden hangisi
bu metotlardan birisi değildir?
A) Arsenik oksit kullanımı
B) Baraj duvarı
C) Bubbler
D) Elektrik takviyesi
5. Aşağıdakilerden hangisi sıcak cam şekillendirme prosesi olan presleme metodunda
kullanılan kalıp parçalarından biri değildir?
A) Fonga
B) Mastör
C) Ring
D) Kalıp
6. Cam yüzeyini mekanik yolla aşındırma prosesinde aşağıdaki malzemelerden hangisi
kullanılmaz?
A) Kum
B) Elmas
C) Kireçtaşı
D) Silikon karbid
MODÜL DEĞERLENDİRME
105
7. Bir malzemeye yük uygulanıp kaldırıldıktan sonra malzeme eski şekline dönebilirse
bu malzemeye verilen isim aşağıdakilerden hangisidir?
A) Elastik
B) Anelastik
C) Plastik
D) Lastik
8. Aşağıdakilerden hangisi cam hatalarından biri olan gaz kapanım hataları içerisinde yer
almaz?
A) Habbe
B) Habbecik
C) Taş
D) İri habbe
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakılan yerlere doğru sözcükleri yazınız.
9. ............................ tartım sisteminde, tartım esnasında tespit edilen herhangi bir hata,
ağırlığın ayarlanması ile düzeltilebilir.
10. Harman besleme ................................’da başlar ve ergitme havuzunun ortasına
gelmeden önce tamamlanır.
11. ............................, harman tanecikleri arasındaki havadan, harman reaksiyonlarından,
ham madde ayrışmasından kaynaklanır ve çeşitli reaksiyonlardan çıkan gazları içerir.
12. ......................., camın başarılı ve verimli bir şekilde şekillendirilmesi için uygun olan
sıcaklığa kadar homojen olarak soğutulmasıdır.
13. ......................, doğru miktarda şartlandırılmış camın, şekillendirme proseslerine
aktarılmasıdır.
14. Genellikle bir boya veya lak aracılığı ile elde edilen parlak yüzey kaplamalarına
.......................... denir.
15. Camda tansiyonun kontrol edildiği cihaza .................................. denir.
16. Cam üretiminde ham madde kontrol edilirken ............... analizi ve kimyasal analizler
yapılır.
Aşağıdaki cümlelerin sonunda boş bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlış ise Y yazınız.
17. ( ) Birikimli tartım sisteminde birinci malzemenin tartımından sonra herhangi bir
anda herhangi bir hata tespit edilirse tartım bunkerindeki ham maddelerin hepsi
reddedilir.
18. ( ) Ergitme fırınlarına harman besleme hızı artırılır bu arada fırına verilen yakıt
miktarı değiştirilmezse cam seviyesi düşer ve fırındaki bütün sıcaklıklar yükselir.
106
19. ( ) Afinasyonu fiziksel yollarla hızlandırırken harmana afinasyon maddeleri katılır.
20. ( ) Tank fırınlarında, camın şartlandırılması veya mekanik prosesler için camın
kanallara dağıtımından önce kısmen şartlandırılması için kullanılan alana çalışma
havuzu denir.
21. ( ) Merdane ile şekillendirme prosesinde; cam, feederden akar ve su soğutmalı iki
merdane arasından geçer.
22. ( ) Ergimiş camın elektrik iletkenliği yoktur.
23. ( ) Arabaların yan camlarında lamine, ön camlarında temperli cam kullanılır.
24. ( ) Cam kötü bir ısı iletkenidir.
25. ( ) Harman taşlarının kaynakları çok iri taneli madde içermesi, nem oluşması ile
katılaşması ya da tartım hatalarıdır.
DEĞERLENDİRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karşılaştırınız. Yanlış cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki modüle geçmek için öğretmeninize başvurunuz.
107
CEVAP ANAHTARLARI
ÖĞRENME FAALİYETİ-1’İN CEVAP ANAHTARI
1 C
2 B
3 D
4 Segregasyon
5 Bozulma
6 Mekanik
7 Doğru
8 Yanlış
ÖĞRENME FAALİYETİ-2’NİN CEVAP ANAHTARI
1 C
2 D
3 B
4 Doghouse
5 Homojenizasyon
6 Kondüksiyon
7 Yanlış
8 Doğru
9 Yanlış
ÖĞRENME FAALİYETİ-3’ÜN CEVAP ANAHTARI
1 D
2 A
3 B
4 Afinasyonu
5 Bubbler
6 Baraj duvarı
7 Doğru
8 Yanlış
9 Yanlış
CEVAP ANAHTARLARI
108
ÖĞRENME FAALİYETİ-4’ÜN CEVAP ANAHTARI
1 A
2 C
3 A
4 Şartlandırma
5 Feeder
6 Çalışma havuzu
7 Yanlış
8 Doğru
9 Yanlış
ÖĞRENME FAALİYETİ-5’İN CEVAP ANAHTARI
1 A
2 B
3 C
4 Besleme
5 Kesikli
6 Ezme
7 Doğru
8 Doğru
9 Yanlış
ÖĞRENME FAALİYETİ-6’NIN CEVAP ANAHTARI
1 C
2 B
3 D
4 Aynalar
5 Elektro-iletken
6 Kimyasal
7 Yanlış
8 Doğru
9 Doğru
109
ÖĞRENME FAALİYETİ-7’NİN CEVAP ANAHTARI
1 D
2 B
3 C
4 Bağıl
5 Elastik
6 Tavlama
7 Doğru
8 Doğru
9 Yanlış
ÖĞRENME FAALİYETİ-8’İN CEVAP ANAHTARI
1 C
2 B
3 D
4 Ergime
5 Yeniden Kaynama
6 Kalibrasyonu
7 Doğru
8 Yanlış
9 Doğru
110
MODÜL DEĞERLENDİRME’NİN CEVAP ANAHTARI
1 B
2 D
3 C
4 A
5 A
6 C
7 A
8 C
9 Tek tek
10 Doghouse
11 Habbeler
12 Şartlandırma
13 Besleme
14 Emaye
15 Polarizör
16 Elek
17 Doğru
18 Yanlış
19 Yanlış
20 Doğru
21 Doğru
22 Yanlış
23 Yanlış
24 Doğru
25 Doğru
111
KAYNAKÇA T.Şişe ve Cam Fabrikaları A.Ş. Araştırma ve Teknoloji Genel Müdür
Yardımcılığı Yayınları, İstanbul, 2007.
İ.Ü. Teknik Bilimler M.Y.O. Cam ve Seramik Bölümü Cam Teknolojisine
Giriş Ders Notları.
KAYNAKÇA